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Mecânica — 11.º Ano

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Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2026
Questão 7.1 • 10 valores
Mecânica

O alumínio é um metal usado também na construção de componentes para aerogeradores.

Na Figura 3, está representado um aerogerador com as pás em rotação.

Figura 3: aerogerador com as pás em rotação, com os pontos A e B numa das pás, a distâncias rA e rB do centro de rotação

Considere dois pontos, A e B, localizados numa das pás, que distam rA e rB do centro de rotação, com velocidades de módulo vA e vB, respetivamente.

A relação entre v e r, para os pontos A e B, pode ser expressa pela igualdade

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

(A) vA2rA=vB2rB\dfrac{v_A^2}{r_A} = \dfrac{v_B^2}{r_B}
(B) vA2×rA=vB2×rBv_A^2 \times r_A = v_B^2 \times r_B
(C) vA×rA=vB×rBv_A \times r_A = v_B \times r_B
(D) vArA=vBrB\dfrac{v_A}{r_A} = \dfrac{v_B}{r_B}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2026
Questão 6.3 • 10 valores
Mecânica

Os satélites espaciais permitem monitorizar as rotas de navios, contribuindo para a segurança marítima.

Dois navios de carga, A e B, ambos com 300 m de comprimento, deslocam-se em trajetórias perpendiculares. A Figura 2, que não se encontra à escala, esquematiza uma vista aérea das posições dos navios em dois instantes: num instante t0, a cinzento, e num instante posterior, t1, a preto, em que a proa do navio A atinge o ponto X.

Figura 2: vista aérea dos navios A e B em trajetórias perpendiculares, com a proa do navio A a 1500 m da proa do navio B, fazendo um ângulo de 25º com a direção do movimento do navio A, e o ponto X onde a proa do navio A atinge a trajetória do navio B

No instante t0, as proas dos navios A e B distam 1500 m, numa direção que faz 25º com a direção do movimento do navio A, que se desloca com velocidade de módulo 10,0 m/s. A partir desse instante, para evitar a colisão, a velocidade do navio A é reduzida uniformemente, e a sua proa atinge a posição X 10,0 s após o navio B ter passado, completamente, por essa posição.

O navio B manteve, durante todo o percurso, velocidade constante de módulo 5,0 m/s.

Considere constante a resultante das forças resistivas, Fres, que atuam no navio A.

Qual dos esboços de gráfico seguintes representa o trabalho realizado pela resultante das forças resistivas, WFres, que atuam no navio A, em função do deslocamento, d, durante o seu movimento até ao ponto X?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Gráfico WFres em função de d (A): reta decrescente que passa pela origem, com valores negativos
(B) Gráfico WFres em função de d (B): reta horizontal, com valor constante positivo
(C) Gráfico WFres em função de d (C): reta horizontal, com valor constante negativo
(D) Gráfico WFres em função de d (D): reta crescente que passa pela origem, com valores positivos
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2026
Questão 6.2 • 10 valores
Mecânica

Os satélites espaciais permitem monitorizar as rotas de navios, contribuindo para a segurança marítima.

Dois navios de carga, A e B, ambos com 300 m de comprimento, deslocam-se em trajetórias perpendiculares. A Figura 2, que não se encontra à escala, esquematiza uma vista aérea das posições dos navios em dois instantes: num instante t0, a cinzento, e num instante posterior, t1, a preto, em que a proa do navio A atinge o ponto X.

Figura 2: vista aérea dos navios A e B em trajetórias perpendiculares, com a proa do navio A a 1500 m da proa do navio B, fazendo um ângulo de 25º com a direção do movimento do navio A, e o ponto X onde a proa do navio A atinge a trajetória do navio B

No instante t0, as proas dos navios A e B distam 1500 m, numa direção que faz 25º com a direção do movimento do navio A, que se desloca com velocidade de módulo 10,0 m/s. A partir desse instante, para evitar a colisão, a velocidade do navio A é reduzida uniformemente, e a sua proa atinge a posição X 10,0 s após o navio B ter passado, completamente, por essa posição.

O navio B manteve, durante todo o percurso, velocidade constante de módulo 5,0 m/s.

O módulo da resultante das forças que atuam sobre o navio B durante o percurso representado é

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

(A) constante e diferente de zero.
(B) constante e igual a zero.
(C) variável e decrescente.
(D) variável e crescente.
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2026
Questão 6.1 • 12 valores
Mecânica

Os satélites espaciais permitem monitorizar as rotas de navios, contribuindo para a segurança marítima.

Dois navios de carga, A e B, ambos com 300 m de comprimento, deslocam-se em trajetórias perpendiculares. A Figura 2, que não se encontra à escala, esquematiza uma vista aérea das posições dos navios em dois instantes: num instante t0, a cinzento, e num instante posterior, t1, a preto, em que a proa do navio A atinge o ponto X.

Figura 2: vista aérea dos navios A e B em trajetórias perpendiculares, com a proa do navio A a 1500 m da proa do navio B, fazendo um ângulo de 25º com a direção do movimento do navio A, e o ponto X onde a proa do navio A atinge a trajetória do navio B

No instante t0, as proas dos navios A e B distam 1500 m, numa direção que faz 25º com a direção do movimento do navio A, que se desloca com velocidade de módulo 10,0 m/s. A partir desse instante, para evitar a colisão, a velocidade do navio A é reduzida uniformemente, e a sua proa atinge a posição X 10,0 s após o navio B ter passado, completamente, por essa posição.

O navio B manteve, durante todo o percurso, velocidade constante de módulo 5,0 m/s.

Determine o módulo da velocidade do navio A no instante em que atinge a posição X.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2026
Questão 8.5 • 10 valores
Mecânica

Jorge Dias de Deus, no livro Galileu e a Parábola, explicou que Galileu não teria conseguido atingir o rigor obtido nas suas medições largando bolas metálicas do cimo da torre de Pisa e que «na prática, ele estudou a descida de esferas [...] numa tábua inclinada em certo ângulo com o chão».

Considere que as esferas em análise podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Numa outra experiência, Galileu imaginou uma situação hipotética em que uma esfera era lançada num plano horizontal ideal, sem qualquer atrito.

A esfera teria um movimento retilíneo ______, pois a resultante das forças que atuariam na esfera seria ______.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

(A) uniforme ... nula
(B) uniforme ... diferente de zero
(C) uniformemente variado ... nula
(D) uniformemente variado ... diferente de zero
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2026
Questão 8.1 • 12 valores
Mecânica

Jorge Dias de Deus, no livro Galileu e a Parábola, explicou que Galileu não teria conseguido atingir o rigor obtido nas suas medições largando bolas metálicas do cimo da torre de Pisa e que «na prática, ele estudou a descida de esferas [...] numa tábua inclinada em certo ângulo com o chão».

Considere que as esferas em análise podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Numa das experiências, Galileu largou uma esfera metálica de uma altura, h, e mediu a distância percorrida sobre uma tábua de 1,50 m de comprimento durante 1,0 s, d(Δt=1,0 s), tal como se esquematiza na Figura 6, que não está à escala.

Figura 6: esfera largada de uma altura h numa tábua de 1,50 m de comprimento, inclinada em relação ao chão, percorrendo uma distância d(Δt=1,0 s) no primeiro segundo

Galileu repetiu este procedimento para alturas diferentes.

A tabela seguinte, adaptada do livro referido, apresenta os registos experimentais obtidos. A razão h/1,50 exprime a inclinação da tábua em cada ensaio.

h / 1,50d (Δt = 1,0 s) / m
0,100,47
0,130,59
0,180,77
0,251,16
0,311,40

Determine o módulo da aceleração gravítica nas condições em que Galileu realizou a experiência.

No tratamento de dados, tal como Galileu, não considere o contributo da força de atrito.

Na sua resposta:

deduza uma expressão matemática que relacione d(Δt=1,0 s) com h/1,50;

apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico de d(Δt=1,0 s) em função de h/1,50;

calcule, a partir da equação da reta de ajuste, o valor solicitado, com dois algarismos significativos.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2026, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2025
Questão 3.2.2 • 12 valores
Mecânica

O ganso-patola, espécie protegida no âmbito do projeto LIFE Berlengas, captura peixes mergulhando de uma certa altura.

Quando o ganso-patola, de massa mganso, se encontra sobre a posição do peixe, inicia um voo vertical e retilíneo para o capturar.

Admita que o ganso pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere que, imediatamente antes de atingir a superfície da água, o ganso-patola tem uma velocidade de módulo 16,0 m s⁻¹ e que, no impacto com a água, perde metade da sua energia cinética.

Após a entrada na água, o ganso desloca-se na vertical, com movimento retilíneo uniformemente retardado, com aceleração de módulo 18,0 m s⁻², atingindo a posição do peixe com velocidade de módulo 5,9 m s⁻¹.

Determine a profundidade a que o peixe se encontrava.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2025, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2025
Questão 3.2.1 • 10 valores
Mecânica

O ganso-patola, espécie protegida no âmbito do projeto LIFE Berlengas, captura peixes mergulhando de uma certa altura.

Quando o ganso-patola, de massa mganso, se encontra sobre a posição do peixe, inicia um voo vertical e retilíneo para o capturar.

Admita que o ganso pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Num dado instante, o ganso-patola tem uma aceleração constante de módulo 8,0 m s⁻², atuando sobre ele apenas a força gravítica e a resistência do ar.

O módulo da força de resistência do ar que atua no ganso nesse instante, em função da massa mganso, é

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 1,8 mganso
(B) 8,0 mganso
(C) 9,8 mganso
(D) 17,8 mganso
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2025
Questão 5.2 • 12 valores
Mecânica

A Figura 7 apresenta um esquema simplificado de um dirigível, cheio de hélio, no seu movimento de subida e de descida. Para o fazer subir ou descer, é bombeado ar atmosférico, mais denso que o hélio, para fora ou para dentro de bolsas que se encontram no seu interior. Desta forma, varia a massa total do dirigível, mas, como o seu volume se mantém constante, a força de ascensão que nele atua, designada por impulsão, I, permanece constante durante todo o movimento.

Figura 7: dois pares de esquemas de um dirigível, um a subir com saída de ar das bolsas e uma seta ascendente, outro a descer com entrada de ar nas bolsas e uma seta descendente

Considere que o dirigível pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que a resistência do ar é desprezável.

Numa outra situação, o dirigível sobe na vertical, com aceleração de módulo 0,10 m s⁻² e massa m constante.

Determine a massa de ar atmosférico, mar, em função da massa do dirigível, m, que é preciso introduzir nas bolsas do dirigível para que este passe a descer com uma aceleração de módulo 0,10 m s⁻².

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2025
Questão 5.1.2 • 10 valores
Mecânica

A Figura 7 apresenta um esquema simplificado de um dirigível, cheio de hélio, no seu movimento de subida e de descida. Para o fazer subir ou descer, é bombeado ar atmosférico, mais denso que o hélio, para fora ou para dentro de bolsas que se encontram no seu interior. Desta forma, varia a massa total do dirigível, mas, como o seu volume se mantém constante, a força de ascensão que nele atua, designada por impulsão, I, permanece constante durante todo o movimento.

Figura 7: dois pares de esquemas de um dirigível, um a subir com saída de ar das bolsas e uma seta ascendente, outro a descer com entrada de ar nas bolsas e uma seta descendente

Considere que o dirigível pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que a resistência do ar é desprezável.

Considere que o dirigível, inicialmente em repouso a 10 m do solo, sobe verticalmente até aos 210 m em 40,4 s, com aceleração constante.

O trabalho realizado pela força gravítica que atua no dirigível durante a subida é

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) negativo e simétrico da variação da energia potencial gravítica do sistema dirigível + Terra.
(B) positivo e simétrico da variação da energia potencial gravítica do sistema dirigível + Terra.
(C) negativo e igual à variação da energia potencial gravítica do sistema dirigível + Terra.
(D) positivo e igual à variação da energia potencial gravítica do sistema dirigível + Terra.
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2025
Questão 5.1.1 • 10 valores
Mecânica

A Figura 7 apresenta um esquema simplificado de um dirigível, cheio de hélio, no seu movimento de subida e de descida. Para o fazer subir ou descer, é bombeado ar atmosférico, mais denso que o hélio, para fora ou para dentro de bolsas que se encontram no seu interior. Desta forma, varia a massa total do dirigível, mas, como o seu volume se mantém constante, a força de ascensão que nele atua, designada por impulsão, I, permanece constante durante todo o movimento.

Figura 7: dois pares de esquemas de um dirigível, um a subir com saída de ar das bolsas e uma seta ascendente, outro a descer com entrada de ar nas bolsas e uma seta descendente

Considere que o dirigível pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que a resistência do ar é desprezável.

Considere que o dirigível, inicialmente em repouso a 10 m do solo, sobe verticalmente até aos 210 m em 40,4 s, com aceleração constante.

Qual das opções seguintes pode representar equações do movimento do dirigível expressas em unidades do SI?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) y(t)=10+g80t2,v(t)=−g40ty(t) = 10 + \dfrac{g}{80}t^2, \quad v(t) = -\dfrac{g}{40}t
(B) y(t)=10−g2t2,v(t)=−gty(t) = 10 - \dfrac{g}{2}t^2, \quad v(t) = -gt
(C) y(t)=10+g80t2,v(t)=+g40ty(t) = 10 + \dfrac{g}{80}t^2, \quad v(t) = +\dfrac{g}{40}t
(D) y(t)=10−g2t2,v(t)=+gty(t) = 10 - \dfrac{g}{2}t^2, \quad v(t) = +gt
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2025
Questão 2.4 • 10 valores
Mecânica

O di-hidrogénio, necessário para a produção de amoníaco, pode ser produzido por eletrólise da água.

A eletrólise da água, H2O(l), é uma reação de oxidação-redução provocada pela passagem de corrente elétrica contínua entre dois elétrodos mergulhados na água, formando di-hidrogénio, H2(g), e dioxigénio, O2(g), como se representa esquematicamente na Figura 1. Obtém-se «hidrogénio verde» quando, para a eletrólise da água, se recorre a energia elétrica proveniente de fontes renováveis.

Figura 1: cuba de eletrólise com dois elétrodos ligados a um painel fotovoltaico, libertando H2 no elétrodo negativo e O2 no positivo, assente sobre um altifalante, com pormenor ampliado de um elétrodo

A eficiência da eletrólise também pode aumentar com a utilização de um agitador magnético. Este aparelho inclui uma barra magnética que gira dentro da solução, agitando-a.

A Figura 3 representa um agitador com a barra magnética, de comprimento l, mergulhada na solução.

Figura 3: gobelé sobre um agitador magnético, com uma barra magnética a rodar no seu interior e pormenor ampliado mostrando o ponto P na extremidade da barra, de comprimento l

Considere que a barra magnética gira a 600 rotações por minuto e que o ponto P, situado na extremidade da barra, tem velocidade de módulo 0,628 m s⁻¹ e descreve uma trajetória circular de raio l/2.

Calcule o comprimento da barra magnética.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2025
Questão 2.1 • 10 valores
Mecânica

Outro módulo interativo, existente no museu de ciência, proporciona a um utilizador uma experiência de queda livre. A Figura 2, que não se encontra à escala, apresenta um esquema desse módulo.

A experiência começa quando o utilizador larga o cabo na posição A, a 8,0 m do solo, com velocidade inicial nula, caindo até à posição B sem contacto com a rampa.

Ao passar na posição B, o utilizador inicia o contacto com a rampa, com atrito significativo.

Entre as posições C e D, o utilizador percorre 4,0 m, com aceleração constante de módulo g/2, parando na posição D.

Figura 2: utilizador suspenso de um cabo na posição A, a 8,0 m do solo, caindo até B, seguindo uma rampa curva até C, e parando em D, 4,0 m depois de C

Considere o solo como nível de referência da energia potencial gravítica.

Admita que o utilizador pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que, entre as posições A e B, o utilizador está em queda livre.

Entre as posições A e B, atua no utilizador

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) apenas uma força, e o tempo de queda depende da sua massa.
(B) apenas uma força, e o tempo de queda não depende da sua massa.
(C) mais do que uma força, e o tempo de queda depende da sua massa.
(D) mais do que uma força, e o tempo de queda não depende da sua massa.
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2025
Questão 1.2.2 • 10 valores
Mecânica

Num museu de ciência, há um módulo interativo, constituído por um cilindro com uma base móvel, que permite aos utilizadores experienciarem acelerações de módulo superior ao da aceleração gravítica à superfície da Terra, g.

A Figura 1 representa o módulo interativo com um utilizador encostado à parede interior do cilindro. O cilindro, de raio r, inicia a rotação em torno do eixo central e vertical, y, até atingir a velocidade angular pretendida; nesse instante, a base móvel desce, mas o utilizador permanece encostado à parede interior rugosa, sem cair, devido à força de atrito.

Figura 1: cilindro de raio r com eixo vertical y, um utilizador encostado à parede interior, e a base móvel a descer, assinalada por setas

Admita que o utilizador pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere um intervalo de tempo, durante a realização da experiência, em que o movimento do utilizador é circular e uniforme.

Qual das expressões seguintes permite calcular o módulo da velocidade angular do cilindro, de modo a transmitir ao utilizador uma aceleração centrípeta três vezes superior a g?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 3gr\sqrt{\dfrac{3g}{r}}
(B) 3gr3\sqrt{\dfrac{g}{r}}
(C) 3gr\sqrt{3gr}
(D) 3gr3\sqrt{gr}
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2025
Questão 1.2.1 • 10 valores
Mecânica

Num museu de ciência, há um módulo interativo, constituído por um cilindro com uma base móvel, que permite aos utilizadores experienciarem acelerações de módulo superior ao da aceleração gravítica à superfície da Terra, g.

A Figura 1 representa o módulo interativo com um utilizador encostado à parede interior do cilindro. O cilindro, de raio r, inicia a rotação em torno do eixo central e vertical, y, até atingir a velocidade angular pretendida; nesse instante, a base móvel desce, mas o utilizador permanece encostado à parede interior rugosa, sem cair, devido à força de atrito.

Figura 1: cilindro de raio r com eixo vertical y, um utilizador encostado à parede interior, e a base móvel a descer, assinalada por setas

Admita que o utilizador pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere um intervalo de tempo, durante a realização da experiência, em que o movimento do utilizador é circular e uniforme.

Qual dos diagramas pode representar, na mesma escala, as forças que atuam no utilizador, num instante após a descida da base móvel?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2025, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Diagrama de forças (A)
(B) Diagrama de forças (B)
(C) Diagrama de forças (C)
(D) Diagrama de forças (D)
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2024
Questão 9.1 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 4, representa-se uma praia a partir da qual um indivíduo observa o pôr do sol.

Figura 4: praia com um indivíduo num cais a observar o pôr do sol sobre o mar, com o ângulo α marcado entre a linha de visão direta e a linha até à posição aparente do Sol

O tamanho aparente do Sol pode ser quantificado por um ângulo representado por α na Figura 4.

Considere que o disco solar tem um tamanho aparente, α, de 9,25×10⁻³ rad e que a Terra efetua uma rotação completa em 24 horas com velocidade angular constante.

Qual das expressões seguintes permite calcular, em segundos, o tempo que, em média, decorre desde que o Sol «toca» o horizonte até «desaparecer» completamente?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 2π24×3600×9,25×10−3\dfrac{2\pi}{24\times 3600\times 9{,}25\times 10^{-3}}
(B) 24×3600×9,25×10−32π\dfrac{24\times 3600\times 9{,}25\times 10^{-3}}{2\pi}
(C) 24×36002π×9,25×10−3\dfrac{24\times 3600}{2\pi\times 9{,}25\times 10^{-3}}
(D) 2π×9,25×10−324×3600\dfrac{2\pi\times 9{,}25\times 10^{-3}}{24\times 3600}
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2024
Questão 7.2 • 10 valores
Mecânica

Uma gota de água, com um volume de 4,2×10⁻³ cm³, cai verticalmente de uma nuvem que se encontra a 1700 m do solo, sofrendo a ação do peso e da resistência do ar, acabando por atingir uma velocidade terminal de módulo 7,0 m s⁻¹.

Considere que, nas condições verificadas durante a queda, a massa volúmica da água é 1,0 g cm⁻³ e que a gota de água pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

No instante em que a gota de água atinge a velocidade terminal, a resistência do ar tem

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) sentido de cima para baixo e intensidade 4,1×10⁻⁵ N.
(B) sentido de cima para baixo e intensidade 4,2×10⁻³ N.
(C) sentido de baixo para cima e intensidade 4,2×10⁻³ N.
(D) sentido de baixo para cima e intensidade 4,1×10⁻⁵ N.
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2024
Questão 7.1 • 10 valores
Mecânica

Uma gota de água, com um volume de 4,2×10⁻³ cm³, cai verticalmente de uma nuvem que se encontra a 1700 m do solo, sofrendo a ação do peso e da resistência do ar, acabando por atingir uma velocidade terminal de módulo 7,0 m s⁻¹.

Considere que, nas condições verificadas durante a queda, a massa volúmica da água é 1,0 g cm⁻³ e que a gota de água pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

O movimento da gota de água, antes e depois de atingir a velocidade terminal, é, respetivamente,

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) uniformemente acelerado e uniforme.
(B) acelerado e uniforme.
(C) uniformemente acelerado e retardado.
(D) acelerado e retardado.
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2024
Questão 4.4 • 10 valores
Mecânica

Um automóvel, de massa 1000 kg, encontra-se parado junto a um semáforo.

No instante em que o automóvel inicia o seu movimento, é ultrapassado por uma mota, de massa 150 kg, que se move, na mesma direção e no mesmo sentido, com velocidade constante de módulo 10 m s⁻¹, que mantém ao longo de todo o percurso em análise.

Considere que a trajetória descrita por ambos os veículos é retilínea e horizontal e que estes podem ser representados pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material.

A Figura 4 apresenta o gráfico do módulo da velocidade do automóvel em função do tempo.

Figura 4: gráfico v(t) do automóvel, crescente de 0 a 12 m/s entre 0 e 6,0 s, depois constante a 12 m/s

Considere um ponto X localizado na periferia de uma roda do automóvel, de raio 30 cm, que contacta com o solo, sem deslizar, quando o automóvel se desloca a uma velocidade constante, de módulo 12 m s⁻¹.

Qual é o gráfico que pode representar a altura, h, do ponto X em relação ao solo, em função do tempo, t?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Esboço de gráfico (A)
(B) Esboço de gráfico (B)
(C) Esboço de gráfico (C)
(D) Esboço de gráfico (D)
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2024
Questão 4.3 • 10 valores
Mecânica

Um automóvel, de massa 1000 kg, encontra-se parado junto a um semáforo.

No instante em que o automóvel inicia o seu movimento, é ultrapassado por uma mota, de massa 150 kg, que se move, na mesma direção e no mesmo sentido, com velocidade constante de módulo 10 m s⁻¹, que mantém ao longo de todo o percurso em análise.

Considere que a trajetória descrita por ambos os veículos é retilínea e horizontal e que estes podem ser representados pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material.

A Figura 4 apresenta o gráfico do módulo da velocidade do automóvel em função do tempo.

Figura 4: gráfico v(t) do automóvel, crescente de 0 a 12 m/s entre 0 e 6,0 s, depois constante a 12 m/s

O instante em que o automóvel e a mota apresentam igual velocidade ocorre

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) antes dos 6,0 s, tendo os dois veıˊculos a mesma energia cineˊtica.\text{antes dos 6,0 s, tendo os dois veículos a mesma energia cinética.}
(B) apoˊs os 6,0 s, tendo os dois veıˊculos a mesma energia cineˊtica.\text{após os 6,0 s, tendo os dois veículos a mesma energia cinética.}
(C) antes dos 6,0 s, tendo os dois veıˊculos diferente energia cineˊtica.\text{antes dos 6,0 s, tendo os dois veículos diferente energia cinética.}
(D) apoˊs os 6,0 s, tendo os dois veıˊculos diferente energia cineˊtica.\text{após os 6,0 s, tendo os dois veículos diferente energia cinética.}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2024
Questão 4.2 • 10 valores
Mecânica

Um automóvel, de massa 1000 kg, encontra-se parado junto a um semáforo.

No instante em que o automóvel inicia o seu movimento, é ultrapassado por uma mota, de massa 150 kg, que se move, na mesma direção e no mesmo sentido, com velocidade constante de módulo 10 m s⁻¹, que mantém ao longo de todo o percurso em análise.

Considere que a trajetória descrita por ambos os veículos é retilínea e horizontal e que estes podem ser representados pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material.

A Figura 4 apresenta o gráfico do módulo da velocidade do automóvel em função do tempo.

Figura 4: gráfico v(t) do automóvel, crescente de 0 a 12 m/s entre 0 e 6,0 s, depois constante a 12 m/s

Determine a distância percorrida pelos dois veículos até se encontrarem novamente.

Apresente todos os cálculos efetuados.

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Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2024
Questão 2.2 • 12 valores
Mecânica

Na Figura 2, que não está à escala, está representado o movimento do Telescópio Espacial James Webb (JWST) em torno do Sol, numa região exterior à órbita da Terra. A localização nesta região particular permite que o telescópio acompanhe a Terra no seu movimento de translação.

Figura 2: órbitas circulares em torno do Sol, a da Terra mais interior e a do JWST mais exterior, com o JWST sempre à frente da Terra na mesma direção radial

Considere que a Terra e o JWST realizam órbitas circulares em torno do Sol e que podem ser representados pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Determine o período de translação do JWST, em dias, tendo em conta o efeito da ação conjunta das forças gravíticas exercidas pelo Sol e pela Terra no telescópio.

Considere que:

a massa do JWST é 6200 kg;

a massa da Terra é 5,97×10²⁴ kg;

o módulo da força gravítica que o Sol exerce no JWST é 36,03 N;

a distância entre o Sol e a Terra é 1,496×10¹¹ m;

a distância entre o JWST e a Terra é 1,50×10⁹ m.

Apresente todos os cálculos efetuados.

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Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2024
Questão 2.1 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 2, que não está à escala, está representado o movimento do Telescópio Espacial James Webb (JWST) em torno do Sol, numa região exterior à órbita da Terra. A localização nesta região particular permite que o telescópio acompanhe a Terra no seu movimento de translação.

Figura 2: órbitas circulares em torno do Sol, a da Terra mais interior e a do JWST mais exterior, com o JWST sempre à frente da Terra na mesma direção radial

Considere que a Terra e o JWST realizam órbitas circulares em torno do Sol e que podem ser representados pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Qual dos diagramas seguintes, que não se encontram à escala, pode representar a resultante das forças, FR, que atuam na Terra e a aceleração, a, da Terra durante o seu movimento em torno do Sol?

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(A) Diagrama (A): força resultante e aceleração apontam para o Sol
(B) Diagrama (B): força resultante e aceleração afastam-se do Sol
(C) Diagrama (C): aceleração nula
(D) Diagrama (D): aceleração nula, força resultante afasta-se do Sol
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2024
Questão 7.1 • 12 valores
Mecânica

Um atleta, com 70 kg, efetua pequenos saltos verticais durante o treino.

A Figura 5, que não está à escala, representa esquematicamente um salto vertical desse atleta. Este inicia o movimento a partir do repouso (instante t0), perde o contacto com o solo (instante t1), atinge a altura máxima (instante t2) e volta ao contacto com o solo (instante t3).

Figura 5: quatro silhuetas do atleta nos instantes t0 (flexionado, no solo), t1 (a subir, no solo), t2 (altura máxima, no ar) e t3 (de volta ao solo)

Considere que:

o atleta pode ser representado pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material;

a resistência do ar é desprezável;

entre os instantes t0 e t1, decorrem 0,20 s e, entre os instantes t1 e t2, decorrem 0,15 s.

Determine a intensidade da força de reação que, em média, o solo exerce no atleta entre os instantes t0 e t1.

Apresente todos os cálculos efetuados.

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Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2024
Questão 3.2 • 10 valores
Mecânica

A Figura 2, que não está à escala, representa uma pista de atletismo onde dois atletas, A e B, realizam uma corrida de treino para uma prova de 400 metros planos.

Considere que os atletas podem ser representados pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material.

Figura 2: pista de atletismo com os atletas A e B a 10 m e 84 m da meta, respetivamente, e um troço curvilíneo destacado onde correm lado a lado

Quando o atleta B entra na reta da meta, a 84 m desta, o atleta A encontra-se 10 m à sua frente, tal como esquematizado na Figura 2.

Considere que, nesse instante, os módulos das velocidades dos dois atletas são 6,5 m s⁻¹ e que, até chegar à meta, o atleta A mantém um movimento retilíneo e uniforme, enquanto o atleta B se movimenta retilineamente com uma aceleração constante de módulo 0,10 m s⁻².

Considere o referencial Ox representado na Figura 2.

Justifique que o atleta A vence a corrida.

Na sua resposta, comece por apresentar as equações do movimento dos dois atletas e apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2024
Questão 3.1 • 10 valores
Mecânica

A Figura 2, que não está à escala, representa uma pista de atletismo onde dois atletas, A e B, realizam uma corrida de treino para uma prova de 400 metros planos.

Considere que os atletas podem ser representados pelo seu centro de massa, segundo o modelo da partícula material.

Figura 2: pista de atletismo com os atletas A e B a 10 m e 84 m da meta, respetivamente, e um troço curvilíneo destacado onde correm lado a lado

Considere o troço curvilíneo da pista destacado no lado direito da Figura 2, em que os atletas se mantêm lado a lado, descrevendo arcos de circunferência de raios diferentes com movimento circular uniforme.

Nesse troço, a intensidade da resultante das forças que atuam em cada um dos atletas é

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗

(A) zero, e os moˊdulos das velocidades de ambos sa˜o iguais.\text{zero, e os módulos das velocidades de ambos são iguais.}
(B) zero, e os moˊdulos das velocidades angulares de ambos sa˜o iguais.\text{zero, e os módulos das velocidades angulares de ambos são iguais.}
(C) diferente de zero, e os moˊdulos das velocidades de ambos sa˜o iguais.\text{diferente de zero, e os módulos das velocidades de ambos são iguais.}
(D) diferente de zero, e os moˊdulos das velocidades angulares de ambos sa˜o iguais.\text{diferente de zero, e os módulos das velocidades angulares de ambos são iguais.}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2023
Questão 9.1 • 10 valores
MecânicaEnergia e Movimentos
⚠ Item misto: compara acelerações (mecânica, 11º) e variações de energia potencial gravítica (energia e movimentos, 10º).

Uma esquiadora (e) desliza ao longo de uma encosta gelada. No instante em que a esquiadora passa na posição A, um trenó (t), inicialmente em repouso, desprende-se de uma encosta do lado oposto, tal como se representa na Figura 8, que não está à escala. Os dois corpos, após a descida das encostas, passam a mover-se no plano horizontal.

Admita que:

ambos os corpos percorrem 50,0 m nas vertentes inclinadas das encostas;

mesquiadora = 3 mtrenó;

os dois corpos descrevem sempre trajetórias retilíneas;

o atrito e a resistência do ar são desprezáveis;

a esquiadora e o trenó podem ser representados pelos seus centros de massa, segundo o modelo da partícula material;

o troço horizontal BC é o nível de referência da energia potencial gravítica.

Figura 8: esquiadora na encosta A-B, inclinada 20º, e trenó na encosta D-C, inclinada 40º, ambas com 50,0 m, unidas por um troço horizontal B-C

Qual das opções seguintes pode representar a relação entre o módulo da aceleração da esquiadora, ae, e o do trenó, at, e a relação entre o módulo da variação da energia potencial gravítica do sistema esquiadora + Terra, ΔEpe, e o do sistema trenó + Terra, ΔEpt, nos deslocamentos AB e DC, respetivamente?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

(A) ∣ae∣>∣at∣ e ∣ΔEpe∣>∣ΔEpt∣|a_e|>|a_t| \text{ e } |\Delta E_{p_e}|>|\Delta E_{p_t}|
(B) ∣ae∣>∣at∣ e ∣ΔEpe∣<∣ΔEpt∣|a_e|>|a_t| \text{ e } |\Delta E_{p_e}|<|\Delta E_{p_t}|
(C) ∣ae∣<∣at∣ e ∣ΔEpe∣>∣ΔEpt∣|a_e|<|a_t| \text{ e } |\Delta E_{p_e}|>|\Delta E_{p_t}|
(D) ∣ae∣<∣at∣ e ∣ΔEpe∣<∣ΔEpt∣|a_e|<|a_t| \text{ e } |\Delta E_{p_e}|<|\Delta E_{p_t}|
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2023
Questão 5.1 • 10 valores
Mecânica

O modelo de Bohr do átomo de hidrogénio, proposto em 1913, baseando-se em órbitas estacionárias circulares, permite o cálculo da energia dos eletrões nos diferentes níveis de energia. A cada nível de energia do eletrão corresponde uma única órbita em torno do protão.

Admita que, no estado fundamental, o eletrão se move numa órbita circular de raio 5,29×10⁻¹¹ m (raio de Bohr) e realiza 1000 voltas em 1,52×10⁻¹³ s.

Considere que o movimento do eletrão é circular e uniforme.

Qual é o módulo da velocidade do eletrão nesta órbita?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 6,96×105 m s−16{,}96\times10^5\text{ m s}^{-1}
(B) 1,09×106 m s−11{,}09\times10^6\text{ m s}^{-1}
(C) 4,13×1016 m s−14{,}13\times10^{16}\text{ m s}^{-1}
(D) 2,19×106 m s−12{,}19\times10^6\text{ m s}^{-1}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2023
Questão 4 • 10 valores
Mecânica

Para o estudo das características de um movimento circular uniforme, realizaram-se, em contexto real, num carrossel, medições do módulo da aceleração em função do raio, utilizando sensores de aceleração em telemóveis (smartphones).

Tal como é ilustrado na Figura 5, num carrossel circular, fixaram-se cinco telemóveis em posições diferentes, numa direção radial.

Figura 5: carrossel com cavalos, e pormenor de três telemóveis fixados numa direção radial, junto a uma fita métrica

Na tabela seguinte, estão registados os raios, r, e os módulos da aceleração centrípeta, ac, medidos.

r / mac / m s⁻²
1,100,26
2,000,50
2,400,57
3,200,72
3,400,79

Determine o módulo da velocidade angular, nas condições em que decorre a experiência, a partir da equação da reta de ajuste a um gráfico adequado.

Na sua resposta:

identifique as variáveis independente e dependente a considerar nos eixos do gráfico;

apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico;

apresente o valor solicitado com dois algarismos significativos.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2023
Questão 9 • 10 valores
Mecânica

Considere a informação dada nas seguintes tiras de uma banda desenhada de ficção científica.

Banda desenhada em seis vinhetas: uma nave pousa num planeta avermelhado; um astronauta desce e afirma que vai dar a volta ao planeta pelo polo sul por não haver sinais de vida; ao completar a volta, refere que percorreu 50 km; o astronauta filma uma experiência largando um martelo e uma pena, ao mesmo tempo, de 1,60 m do solo; ambos os objetos demoram 1,7 s a cair

Admita que o planeta é esférico e de densidade uniforme.

Determine, a partir dos dados fornecidos na banda desenhada, a massa do planeta.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2023
Questão 5.2.2 • 10 valores
Mecânica

A Figura 5 ilustra um prédio que tem três lanços de escadas, cada um com 2,80 m de altura, e um elevador cuja cabina tem 300 kg de massa. Para se deslocar do rés do chão (r/c) até ao 3.º andar, uma pessoa de massa 75 kg pode utilizar o elevador ou as escadas.

Figura 5: prédio com três lanços de escadas de 2,80 m cada, elevador com cabina, referencial Oy na base

De elevador, o percurso do rés do chão até ao 3.º andar demora 10,0 s.

Admita que o elevador se desloca, durante o primeiro segundo de movimento, com uma aceleração cuja componente escalar é positiva. No instante 1,0 s, atinge a velocidade máxima, que mantém durante 8,0 s. Dos 9,0 s até aos 10,0 s, o elevador desloca-se com uma aceleração cuja componente escalar é negativa, até parar.

Considere que o módulo da aceleração é constante durante o primeiro e o último segundos de movimento.

Qual das opções seguintes corresponde ao esboço do gráfico da intensidade da força, N, que o elevador exerce sobre a pessoa, em função do tempo, t?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Esboço de gráfico (A): força nula entre os 1 e os 9 s
(B) Esboço de gráfico (B): três patamares constantes, decrescentes
(C) Esboço de gráfico (C): rampas com força nula entre os 1 e os 9 s
(D) Esboço de gráfico (D): rampas com patamar constante entre os 1 e os 9 s
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2023
Questão 5.2.1 • 10 valores
Mecânica

A Figura 5 ilustra um prédio que tem três lanços de escadas, cada um com 2,80 m de altura, e um elevador cuja cabina tem 300 kg de massa. Para se deslocar do rés do chão (r/c) até ao 3.º andar, uma pessoa de massa 75 kg pode utilizar o elevador ou as escadas.

Figura 5: prédio com três lanços de escadas de 2,80 m cada, elevador com cabina, referencial Oy na base

De elevador, o percurso do rés do chão até ao 3.º andar demora 10,0 s.

Admita que o elevador se desloca, durante o primeiro segundo de movimento, com uma aceleração cuja componente escalar é positiva. No instante 1,0 s, atinge a velocidade máxima, que mantém durante 8,0 s. Dos 9,0 s até aos 10,0 s, o elevador desloca-se com uma aceleração cuja componente escalar é negativa, até parar.

Considere que o módulo da aceleração é constante durante o primeiro e o último segundos de movimento.

Determine o módulo da velocidade máxima que o elevador atinge.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2022
Questão 4.3 • 10 valores
Mecânica

Uma das opções de mobilidade sustentável nas cidades passa pelo uso da bicicleta como meio de transporte.

Na Figura 3, que não está à escala, está representada uma ciclista que se desloca numa trajetória retilínea, numa ciclovia. A ciclovia tem um troço horizontal, entre A e B, e um troço de inclinação constante, entre B e C.

Figura 3: ciclovia com troço horizontal entre A e B, e troço inclinado de 40 m entre B e C

O conjunto, de massa m, constituído pela ciclista e pela sua bicicleta não motorizada pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

As bicicletas têm uma corrente que liga uma roda dentada dianteira, D, movimentada pelos pedais, a uma roda dentada traseira, T, fixa à roda traseira, tal como se representa na Figura 5.

Figura 5: bicicleta com a roda dentada dianteira D ligada à roda dentada traseira T pela corrente

Considere uma rotação completa da roda dentada dianteira, D, em 1 s.

Mostre que, quanto maior for a razão dos raios das duas rodas dentadas, rD/rT, maior será a frequência de rotação da roda dentada traseira, T.

Comece por relacionar as velocidades lineares das rodas dentadas D e T.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2022
Questão 4.2.2 • 10 valores
Mecânica

Uma das opções de mobilidade sustentável nas cidades passa pelo uso da bicicleta como meio de transporte.

Na Figura 3, que não está à escala, está representada uma ciclista que se desloca numa trajetória retilínea, numa ciclovia. A ciclovia tem um troço horizontal, entre A e B, e um troço de inclinação constante, entre B e C.

Figura 3: ciclovia com troço horizontal entre A e B, e troço inclinado de 40 m entre B e C

O conjunto, de massa m, constituído pela ciclista e pela sua bicicleta não motorizada pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Com o objetivo de determinar a inclinação aproximada do troço entre B e C da ciclovia, foi realizada a seguinte experiência: quando a ciclista passou na posição B, observou que o velocímetro da bicicleta marcava 30 km h⁻¹; quando iniciou a subida, na posição B, deixou de pedalar, percorrendo 40 m até parar na posição C.

Nos esquemas seguintes, está representado o conjunto ciclista + bicicleta durante a realização da experiência, numa posição entre B e C.

Em qual dos esquemas se encontram representados, embora não à escala, o vetor resultante das forças que atuam no conjunto, FR, e o vetor aceleração, a, durante a subida?

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Esquema (A): força resultante para trás (descendente) e aceleração para a frente (ascendente)
(B) Esquema (B): aceleração para trás (descendente) e força resultante para a frente (ascendente)
(C) Esquema (C): aceleração e força resultante, ambas para a frente (ascendente)
(D) Esquema (D): força resultante e aceleração, ambas para trás (descendente)
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2022
Questão 3.2 • 10 valores
Mecânica

Enquanto trabalha no interior de um túnel, um funcionário avista um comboio parado na estação, a 150 m de distância. Por motivos de segurança, o funcionário imobiliza-se junto à parede do túnel, à espera que o comboio passe.

A Figura 1 representa o movimento do comboio desde que parte da estação até que inicia a sua passagem pelo funcionário com uma velocidade de 10 m s⁻¹.

Figura 1: comboio parado na estação a 150 m do funcionário, iniciando a passagem por ele com velocidade v=10 m/s

A Figura 2 representa o instante em que a última carruagem passa, na totalidade, pelo funcionário.

Considere que o comboio tem 80 m de comprimento e que se movimenta com aceleração constante.

Figura 2: instante em que a última carruagem, de um comboio com 80 m de comprimento, acaba de passar pelo funcionário

Calcule o intervalo de tempo, Δt, desde a partida do comboio da estação até que a última carruagem passa pelo funcionário, como se representa na Figura 2.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2022
Questão 3.1 • 10 valores
Mecânica

Com vista a uma gestão energética económica e ambientalmente mais sustentável, a administração de uma rede de metropolitano adotou o procedimento seguinte no percurso entre cada duas estações: no primeiro quarto do tempo total do percurso, o comboio move-se com aceleração constante; de seguida, durante metade do tempo total, mantém uma velocidade constante; no último quarto do tempo total, reduz a sua velocidade uniformemente, até parar.

Considere uma trajetória retilínea e horizontal entre duas estações.

Qual é o esboço do gráfico da posição em função do tempo que melhor corresponde ao movimento desse comboio entre duas estações?

Admita que o comboio pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗

(A) Gráfico (A): curva côncava para cima, patamar horizontal, e nova curva côncava para cima
(B) Gráfico (B): curva côncava para cima, reta, e uma quina seguida de nova curva a subir
(C) Gráfico (C): curva côncava para cima, reta, e curva côncava para baixo até ficar horizontal
(D) Gráfico (D): curva côncava para cima, patamar horizontal, e curva côncava para baixo a descer até zero
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2022
Questão 6.3 • 10 valores
Mecânica

Um avião a jato, de massa m (em kg), aterra com pouco combustível na pista retilínea de um porta-aviões, de acordo com a Figura 7, que não está à escala.

Figura 7: porta-aviões visto de perfil, com um avião a aterrar na pista, um cabo de retenção CR junto à extremidade da pista, a distância horizontal d percorrida e, mais à frente, a secção da pista inclinada com um ângulo α

No momento em que atinge a pista, o módulo da velocidade do avião é 65 m s⁻¹. Durante a aterragem, um cabo de retenção, CR, provoca uma desaceleração progressiva do avião, na secção horizontal da pista.

Admita que o cabo de retenção é responsável por uma diminuição de 91,5% da velocidade inicial do avião, mas sofre rotura ao fim de 3,5 s.

Aos 7,8 s, o avião acaba por se imobilizar na secção inclinada da pista.

Na Figura 8, apresenta-se o gráfico do módulo da resultante das forças que atuam no avião durante a aterragem, em função do tempo.

Figura 8: gráfico do módulo da força resultante em função do tempo; cresce linearmente de 0 até cerca de m×3,5g entre 0 e 3,5 s, cai a zero entre 3,5 s e 5,5 s, e sobe para um patamar constante de cerca de m×0,4g entre 5,5 s e 7,8 s

Considere que o avião pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que as forças de atrito e de resistência do ar são desprezáveis.

Entre 5,5 s e 7,8 s, o avião, sujeito a uma força resultante não nula, percorre uma trajetória retilínea com uma inclinação α em relação à direção horizontal da pista, tal como se representa na Figura 7.

Calcule, a partir da leitura dos valores do gráfico, a amplitude do ângulo α.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2022
Questão 6.2 • 10 valores
Mecânica

Um avião a jato, de massa m (em kg), aterra com pouco combustível na pista retilínea de um porta-aviões, de acordo com a Figura 7, que não está à escala.

Figura 7: porta-aviões visto de perfil, com um avião a aterrar na pista, um cabo de retenção CR junto à extremidade da pista, a distância horizontal d percorrida e, mais à frente, a secção da pista inclinada com um ângulo α

No momento em que atinge a pista, o módulo da velocidade do avião é 65 m s⁻¹. Durante a aterragem, um cabo de retenção, CR, provoca uma desaceleração progressiva do avião, na secção horizontal da pista.

Admita que o cabo de retenção é responsável por uma diminuição de 91,5% da velocidade inicial do avião, mas sofre rotura ao fim de 3,5 s.

Aos 7,8 s, o avião acaba por se imobilizar na secção inclinada da pista.

Na Figura 8, apresenta-se o gráfico do módulo da resultante das forças que atuam no avião durante a aterragem, em função do tempo.

Figura 8: gráfico do módulo da força resultante em função do tempo; cresce linearmente de 0 até cerca de m×3,5g entre 0 e 3,5 s, cai a zero entre 3,5 s e 5,5 s, e sobe para um patamar constante de cerca de m×0,4g entre 5,5 s e 7,8 s

Considere que o avião pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que as forças de atrito e de resistência do ar são desprezáveis.

Na aterragem, o avião percorre, na secção horizontal da pista retilínea, uma distância, d, de 169 m.

No intervalo de tempo ]0,0; 3,5[ s, o avião percorre ______ do percurso horizontal retilíneo.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 73%73\%
(B) 82%82\%
(C) 89%89\%
(D) 93%93\%
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2022
Questão 6.1 • 10 valores
Mecânica

Um avião a jato, de massa m (em kg), aterra com pouco combustível na pista retilínea de um porta-aviões, de acordo com a Figura 7, que não está à escala.

Figura 7: porta-aviões visto de perfil, com um avião a aterrar na pista, um cabo de retenção CR junto à extremidade da pista, a distância horizontal d percorrida e, mais à frente, a secção da pista inclinada com um ângulo α

No momento em que atinge a pista, o módulo da velocidade do avião é 65 m s⁻¹. Durante a aterragem, um cabo de retenção, CR, provoca uma desaceleração progressiva do avião, na secção horizontal da pista.

Admita que o cabo de retenção é responsável por uma diminuição de 91,5% da velocidade inicial do avião, mas sofre rotura ao fim de 3,5 s.

Aos 7,8 s, o avião acaba por se imobilizar na secção inclinada da pista.

Na Figura 8, apresenta-se o gráfico do módulo da resultante das forças que atuam no avião durante a aterragem, em função do tempo.

Figura 8: gráfico do módulo da força resultante em função do tempo; cresce linearmente de 0 até cerca de m×3,5g entre 0 e 3,5 s, cai a zero entre 3,5 s e 5,5 s, e sobe para um patamar constante de cerca de m×0,4g entre 5,5 s e 7,8 s

Considere que o avião pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que as forças de atrito e de resistência do ar são desprezáveis.

O gráfico da Figura 8 permite concluir que o avião apresenta, entre

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗

(A) 0 s e 3,5 s, movimento uniformemente retardado e, entre 3,5 s e 5,5 s, movimento uniforme.\text{0 s e 3,5 s, movimento uniformemente retardado e, entre 3,5 s e 5,5 s, movimento uniforme.}
(B) 0 s e 3,5 s, movimento uniformemente retardado e, entre 5,5 s e 7,8 s, movimento uniforme.\text{0 s e 3,5 s, movimento uniformemente retardado e, entre 5,5 s e 7,8 s, movimento uniforme.}
(C) 3,5 s e 5,5 s, velocidade constante e, entre 5,5 s e 7,8 s, acelerac¸a˜o de moˊdulo constante.\text{3,5 s e 5,5 s, velocidade constante e, entre 5,5 s e 7,8 s, aceleração de módulo constante.}
(D) 3,5 s e 5,5 s, acelerac¸a˜o de moˊdulo constante e, entre 5,5 s e 7,8 s, velocidade constante.\text{3,5 s e 5,5 s, aceleração de módulo constante e, entre 5,5 s e 7,8 s, velocidade constante.}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2022
Questão 1.3.1 • 10 valores
Mecânica

O satélite de observação solar SOHO contém instrumentos que permitem estudar distúrbios do vento solar.

O SOHO orbita o Sol com movimento circular uniforme e com o mesmo período orbital da Terra. Considere d a distância média da Terra ao Sol.

Admita que a distância do SOHO ao Sol é 99 vezes superior à distância do SOHO à Terra.

Qual dos diagramas seguintes pode representar as acelerações centrípetas, na mesma escala, no SOHO, ac(SOHO), e na Terra, ac(T)?

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(A) Diagrama (A): SOHO junto à Terra, vetores a_c(SOHO) e a_c(T) com comprimentos iguais
(B) Diagrama (B): SOHO junto à Terra, vetor a_c(SOHO) ligeiramente mais curto do que a_c(T)
(C) Diagrama (C): SOHO junto ao Sol, vetores a_c(SOHO) e a_c(T) com comprimentos iguais
(D) Diagrama (D): SOHO junto ao Sol, vetor a_c(SOHO) com comprimento diferente de a_c(T)
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2022
Questão 6.1 • 10 valores
Mecânica

Num percurso pedestre no litoral algarvio, um rapaz encontra aos seus pés uma abertura na rocha. Ao olhar para o seu interior, observa que se trata de uma cavidade de desenvolvimento vertical, de profundidade elevada, sobre a água. Este tipo de cavidades designa-se algar.

Pela abertura do algar, o rapaz deixa cair verticalmente uma pedra, como se representa na Figura 5.

Figura 5: corte vertical de um algar junto à costa, com o rapaz deitado junto à abertura no topo e a pedra a cair verticalmente ao longo da altura h até à água no fundo

O som da pedra a bater na água é ouvido 3,0 s depois de a pedra ser largada.

Admita que a velocidade do som no ar é 340 m s⁻¹ e que a resistência do ar é desprezável.

Mostre que, para a distância percorrida, h, a razão entre o tempo de queda, tq, da pedra e o tempo de propagação do som, ts, é 24 (tq/ts = 24).

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Questão 1.2 • 10 valores
Mecânica

Em 2020, foi enviada mais uma sonda espacial ao planeta Marte, integrada na missão Mars 2020. Essa sonda transportou, pela primeira vez na história da exploração espacial, um pequeno helicóptero.

Fazer voar um helicóptero em Marte foi um desafio. Os engenheiros sabiam que a aceleração gravítica de Marte, aproximadamente 1/3 da terrestre, ajudaria na descolagem, mas a sua atmosfera rarefeita iria tornar mais difícil a sustentação. Assim, o pequeno helicóptero, de 1,8 kg de massa, foi construído com duas hélices de 1,2 m de diâmetro, que rodam, em direções opostas, a 2400 rotações por minuto.

Qual das expressões seguintes permite calcular, em m s⁻¹, o módulo da velocidade de um ponto na extremidade de uma hélice do helicóptero?

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(A) 2π×0,6×602400 m s−1\dfrac{2\pi\times0{,}6\times60}{2400}\text{ m s}^{-1}
(B) 2π×1,2×602400 m s−1\dfrac{2\pi\times1{,}2\times60}{2400}\text{ m s}^{-1}
(C) 2π×0,6×240060 m s−1\dfrac{2\pi\times0{,}6\times2400}{60}\text{ m s}^{-1}
(D) 2π×1,2×240060 m s−1\dfrac{2\pi\times1{,}2\times2400}{60}\text{ m s}^{-1}
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2022
Questão 1.1.3 • 10 valores
Mecânica

Em 2020, foi enviada mais uma sonda espacial ao planeta Marte, integrada na missão Mars 2020. Essa sonda transportou, pela primeira vez na história da exploração espacial, um pequeno helicóptero.

Fazer voar um helicóptero em Marte foi um desafio. Os engenheiros sabiam que a aceleração gravítica de Marte, aproximadamente 1/3 da terrestre, ajudaria na descolagem, mas a sua atmosfera rarefeita iria tornar mais difícil a sustentação. Assim, o pequeno helicóptero, de 1,8 kg de massa, foi construído com duas hélices de 1,2 m de diâmetro, que rodam, em direções opostas, a 2400 rotações por minuto.

Com os dados do altímetro, os engenheiros confirmaram o sucesso do primeiro voo de teste, em que o helicóptero apenas efetuou uma trajetória vertical.

Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da altitude do helicóptero, y, em função do tempo, t.

Figura 1: gráfico da altitude y em função do tempo t; y mantém-se próximo de zero até t1, sobe até um patamar de cerca de 3,0 m entre t2 e t3, e desce novamente até t4, mantendo-se depois constante

Considere que o helicóptero pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere uma parte do percurso em que o helicóptero se move com velocidade constante.

Qual das opções pode representar, na mesma escala, as forças que atuam no helicóptero: a força de sustentação gerada pela rotação das hélices, Fs, e a força gravítica, Fg?

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(A) Diagrama (A): força de sustentação claramente mais comprida do que a força gravítica
(B) Diagrama (B): força de sustentação e força gravítica com o mesmo comprimento, sentidos opostos
(C) Diagrama (C): força de sustentação claramente mais curta do que a força gravítica
(D) Diagrama (D): força de sustentação a apontar para baixo, junto à força gravítica, ambas mais curtas
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2022
Questão 1.1.1 • 10 valores
Mecânica

Em 2020, foi enviada mais uma sonda espacial ao planeta Marte, integrada na missão Mars 2020. Essa sonda transportou, pela primeira vez na história da exploração espacial, um pequeno helicóptero.

Fazer voar um helicóptero em Marte foi um desafio. Os engenheiros sabiam que a aceleração gravítica de Marte, aproximadamente 1/3 da terrestre, ajudaria na descolagem, mas a sua atmosfera rarefeita iria tornar mais difícil a sustentação. Assim, o pequeno helicóptero, de 1,8 kg de massa, foi construído com duas hélices de 1,2 m de diâmetro, que rodam, em direções opostas, a 2400 rotações por minuto.

Com os dados do altímetro, os engenheiros confirmaram o sucesso do primeiro voo de teste, em que o helicóptero apenas efetuou uma trajetória vertical.

Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da altitude do helicóptero, y, em função do tempo, t.

Figura 1: gráfico da altitude y em função do tempo t; y mantém-se próximo de zero até t1, sobe até um patamar de cerca de 3,0 m entre t2 e t3, e desce novamente até t4, mantendo-se depois constante

Considere que o helicóptero pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

O gráfico da Figura 1 permite concluir que,

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(A) entre 0 e t1, o helicoˊptero se afastou do ponto de partida.\text{entre 0 e } t_1\text{, o helicóptero se afastou do ponto de partida.}
(B) entre t1 e t2, o movimento do helicoˊptero foi uniformemente acelerado.\text{entre } t_1\text{ e } t_2\text{, o movimento do helicóptero foi uniformemente acelerado.}
(C) entre t2 e t3, o helicoˊptero descreveu uma trajetoˊria retilıˊnea.\text{entre } t_2\text{ e } t_3\text{, o helicóptero descreveu uma trajetória retilínea.}
(D) entre 0 e t4, ocorreu uma inversa˜o no sentido do movimento do helicoˊptero.\text{entre 0 e } t_4\text{, ocorreu uma inversão no sentido do movimento do helicóptero.}
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2021
Questão 5.2 • 10 valores
Mecânica

Muitos satélites movimentam-se em órbitas aproximadamente circulares e estão equipados com painéis fotovoltaicos que produzem a energia necessária ao seu funcionamento.

Considere dois satélites, A e B, que se movem em torno da Terra.

Se o raio da órbita de A for quatro vezes maior do que o raio da órbita de B, a velocidade de A será

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Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2021
Questão 3.2 • 10 valores
Mecânica

Um corpo foi abandonado sobre um plano com uma dada inclinação, α, de acordo com a Figura 4 (que não está à escala).

Figura 4: plano inclinado, com um corpo no topo e o ângulo α assinalado entre o plano e a horizontal

Admita que o corpo pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Na ausência de forças dissipativas, a expressão que permite calcular a inclinação do plano é

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(A) sin⁡α=ga\sin\alpha = \dfrac{g}{a}
(B) cos⁡α=ag\cos\alpha = \dfrac{a}{g}
(C) sin⁡α=ag\sin\alpha = \dfrac{a}{g}
(D) cos⁡α=ga\cos\alpha = \dfrac{g}{a}
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2021
Questão 2.2 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 3, apresenta-se o gráfico da componente escalar da velocidade, v, de um paraquedista (sistema paraquedista + paraquedas), em função do tempo, t, nos primeiros 60 s do seu movimento de descida, na vertical.

Considere um referencial Oy vertical e admita que o paraquedista pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Figura 3: gráfico da componente escalar da velocidade do paraquedista em função do tempo; a velocidade cresce de 0 até cerca de 50 m/s entre 0 e 15 s, mantém-se constante em 50 m/s até cerca de 35 s, desce rapidamente até cerca de 10 m/s, e mantém-se constante em 10 m/s até aos 60 s

Qual das opções pode representar a velocidade, v, do paraquedista e a resultante das forças, FR, que nele atuam no instante t = 35 s?

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(A) Diagrama (A): vetor v para baixo, vetor FR para cima, sentidos opostos
(B) Diagrama (B): vetor v para cima, vetor FR para baixo, sentidos opostos
(C) Diagrama (C): vetor v e vetor FR ambos para cima, mesmo sentido
(D) Diagrama (D): vetor v e vetor FR ambos para baixo, mesmo sentido
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2021
Questão 2.1 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 3, apresenta-se o gráfico da componente escalar da velocidade, v, de um paraquedista (sistema paraquedista + paraquedas), em função do tempo, t, nos primeiros 60 s do seu movimento de descida, na vertical.

Considere um referencial Oy vertical e admita que o paraquedista pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Figura 3: gráfico da componente escalar da velocidade do paraquedista em função do tempo; a velocidade cresce de 0 até cerca de 50 m/s entre 0 e 15 s, mantém-se constante em 50 m/s até cerca de 35 s, desce rapidamente até cerca de 10 m/s, e mantém-se constante em 10 m/s até aos 60 s

Qual dos esboços de gráfico seguintes pode representar a componente escalar da posição, y, do paraquedista, em relação ao referencial Oy, em função do tempo, t, no intervalo de tempo [0;30] s?

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(A) Esboço (A): curva decrescente, concavidade voltada para cima, a diminuir de declive
(B) Esboço (B): curva crescente, começa com declive nulo e aumenta progressivamente até parecer uma reta
(C) Esboço (C): curva decrescente, concavidade voltada para baixo
(D) Esboço (D): curva crescente, concavidade voltada para baixo, a diminuir de declive
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2021
Questão 6.3 • 10 valores
Mecânica

Considere um corpo que desce ao longo de um plano inclinado, em condições tais que as forças dissipativas são desprezáveis.

Considere que o corpo desce várias vezes o plano inclinado, com sobrecargas de massas sucessivamente maiores.

Qual dos esboços de gráfico seguintes pode traduzir o módulo da aceleração, a, do conjunto corpo + sobrecarga em função da respetiva massa, m?

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(A) Gráfico (A): pontos decrescentes, a diminuir com a massa
(B) Gráfico (B): pontos crescentes, a aumentar com a massa
(C) Gráfico (C): pontos crescentes, a aumentar com a massa, com tendência a estabilizar
(D) Gráfico (D): pontos alinhados horizontalmente, aceleração constante, independente da massa
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2021
Questão 6.2 • 10 valores
Mecânica

Considere um corpo que desce ao longo de um plano inclinado, em condições tais que as forças dissipativas são desprezáveis.

Em qual dos esquemas seguintes está representada a força, F, que o corpo exerce no plano inclinado?

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(A) Esquema (A): força perpendicular ao plano, a apontar para fora dele
(B) Esquema (B): força perpendicular ao plano, a apontar para dentro dele
(C) Esquema (C): força vertical, a apontar para baixo
(D) Esquema (D): força vertical, a apontar para cima
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2021
Questão 2.1 • 10 valores
Mecânica

A Estação Espacial Internacional (EEI, em inglês International Space Station, ISS) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.

Admita que a região em que a EEI se move pode ser considerada como vácuo.

A EEI orbita a uma altitude cerca de 15 vezes inferior ao raio da Terra.

Qual das expressões seguintes traduz corretamente a relação entre o módulo da aceleração da EEI, aEEI, e o módulo da aceleração gravítica à superfície da Terra, g?

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(A) aEEI=0,94 ga_{EEI} = 0{,}94\,g
(B) aEEI=0,88 ga_{EEI} = 0{,}88\,g
(C) aEEI=6,7×10−2 ga_{EEI} = 6{,}7\times10^{-2}\,g
(D) aEEI=4,4×10−3 ga_{EEI} = 4{,}4\times10^{-3}\,g
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2021
Questão 9.2 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 4 (que não está à escala), representa-se parte do percurso de um corpo que foi lançado da posição A, no instante t = 0,0 s, passando pela posição B, ao fim de 1,0 s, e atingindo a posição C, no instante t = 1,5 s.

Figura 4: percurso horizontal do corpo desde A até B e depois uma rampa ascendente de B até C, fazendo um ângulo de 30 graus com a horizontal

Considere que o corpo pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Na Figura 5, apresenta-se o gráfico do módulo da velocidade, v, do corpo em função do tempo, t.

Figura 5: gráfico do módulo da velocidade em função do tempo, decrescendo de 6,5 m/s em t=0,0 s até 4,5 m/s em t=1,0 s, com um novo declive mais acentuado até 2,0 m/s em t=1,5 s

Qual dos diagramas pode representar, numa mesma escala, as forças que atuam no corpo, na subida da rampa, entre as posições B e C?

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(A) Diagrama (A): duas forças, o peso na vertical e a normal perpendicular à rampa
(B) Diagrama (B): peso, normal e uma força de atrito ao longo da rampa, no sentido descendente
(C) Diagrama (C): peso, normal e uma força ao longo da rampa, no sentido ascendente
(D) Diagrama (D): peso, normal e duas forças ao longo da rampa, em sentidos opostos
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Questão 9.1 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 4 (que não está à escala), representa-se parte do percurso de um corpo que foi lançado da posição A, no instante t = 0,0 s, passando pela posição B, ao fim de 1,0 s, e atingindo a posição C, no instante t = 1,5 s.

Figura 4: percurso horizontal do corpo desde A até B e depois uma rampa ascendente de B até C, fazendo um ângulo de 30 graus com a horizontal

Considere que o corpo pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Na Figura 5, apresenta-se o gráfico do módulo da velocidade, v, do corpo em função do tempo, t.

Figura 5: gráfico do módulo da velocidade em função do tempo, decrescendo de 6,5 m/s em t=0,0 s até 4,5 m/s em t=1,0 s, com um novo declive mais acentuado até 2,0 m/s em t=1,5 s

Qual é a distância entre as posições A e B?

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(A) 5,5 m5{,}5\text{ m}
(B) 4,5 m4{,}5\text{ m}
(C) 6,5 m6{,}5\text{ m}
(D) 7,5 m7{,}5\text{ m}
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2021
Questão 3.2 • 10 valores
Mecânica

Em 1849, Hippolyte Fizeau mediu a velocidade da luz no ar com base na experiência esquematizada na Figura 3 (que não está à escala). Nessa experiência, um feixe de luz passava numa ranhura, na periferia de uma roda dentada, e era, a seguir, refletido num espelho colocado a uma distância de 8,63 km da roda.

Figura 3: esquema da experiência de Fizeau, com o espelho à esquerda a 8,63 km da roda dentada, a roda dentada à direita com uma ranhura por onde passa o feixe incidente, e o observador junto à roda; pormenor ampliado mostra o feixe a passar pela ranhura e o feixe refletido a incidir no dente seguinte

Considere a roda dentada a girar e dois pontos da roda a diferentes distâncias do centro.

Os módulos das velocidades desses pontos são ______ e os módulos das suas velocidades angulares são ______.

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(A) iguais ... iguais\text{iguais ... iguais}
(B) iguais ... diferentes\text{iguais ... diferentes}
(C) diferentes ... iguais\text{diferentes ... iguais}
(D) diferentes ... diferentes\text{diferentes ... diferentes}
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2020
Questão I.3.2 • 10 valores
Mecânica

Lançaram-se verticalmente, de baixo para cima, uma bola de basquetebol, B, e uma bola de voleibol, V, sendo a massa da bola B superior à massa da bola V. Os lançamentos foram repetidos, alterando-se as condições iniciais.

Considere desprezável a resistência do ar e considere que as bolas podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Num dos lançamentos efetuados, as duas bolas foram lançadas em simultâneo, tendo-se registado, em vídeo, o seu movimento. A análise desse vídeo permitiu determinar que, desde que as bolas foram lançadas até terem atingido o solo, as componentes escalares das suas posições, yB e yV, em relação a um referencial vertical Oy, variaram com o tempo, t, de acordo com as equações

yB=0,57+5,44 t−4,88 t2 (SI)y_B = 0{,}57 + 5{,}44\,t - 4{,}88\,t^2 \text{ (SI)}
yV=1,93+3,61 t−4,89 t2 (SI)y_V = 1{,}93 + 3{,}61\,t - 4{,}89\,t^2 \text{ (SI)}

Determine, utilizando exclusivamente as potencialidades gráficas da calculadora, a componente escalar da velocidade da bola de voleibol, vV,y, em relação ao referencial Oy, no instante em que as duas bolas têm a mesma componente escalar da posição, y.

Mostre como chegou ao valor solicitado.

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Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2020
Questão I.3.1 • 10 valores
Mecânica

Lançaram-se verticalmente, de baixo para cima, uma bola de basquetebol, B, e uma bola de voleibol, V, sendo a massa da bola B superior à massa da bola V. Os lançamentos foram repetidos, alterando-se as condições iniciais.

Considere desprezável a resistência do ar e considere que as bolas podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Num dos lançamentos efetuados, as duas bolas foram lançadas em simultâneo, tendo-se registado, em vídeo, o seu movimento. A análise desse vídeo permitiu determinar que, desde que as bolas foram lançadas até terem atingido o solo, as componentes escalares das suas posições, yB e yV, em relação a um referencial vertical Oy, variaram com o tempo, t, de acordo com as equações

yB=0,57+5,44 t−4,88 t2 (SI)y_B = 0{,}57 + 5{,}44\,t - 4{,}88\,t^2 \text{ (SI)}
yV=1,93+3,61 t−4,89 t2 (SI)y_V = 1{,}93 + 3{,}61\,t - 4{,}89\,t^2 \text{ (SI)}

Considere a componente escalar da aceleração da bola de basquetebol, ay,B, em relação ao referencial Oy.

Qual dos esboços de gráfico seguintes pode representar a componente escalar da aceleração da bola de basquetebol, ay,B, em função do tempo, t?

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(A) Esboço (A): reta crescente que passa de valores negativos para positivos
(B) Esboço (B): reta decrescente que passa de valores positivos para negativos
(C) Esboço (C): reta horizontal com valor constante negativo
(D) Esboço (D): reta horizontal com valor constante positivo
Exame Nacional — FQ A — Época Especial 2020
Questão I.1 • 10 valores
Mecânica

Lançaram-se verticalmente, de baixo para cima, uma bola de basquetebol, B, e uma bola de voleibol, V, sendo a massa da bola B superior à massa da bola V. Os lançamentos foram repetidos, alterando-se as condições iniciais.

Considere desprezável a resistência do ar e considere que as bolas podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere o movimento de subida das bolas, após o lançamento.

Qual das opções pode representar, à mesma escala, a resultante das forças que atuam na bola de basquetebol, FB, e a resultante das forças que atuam na bola de voleibol, FV?

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(A) Esquema (A): duas setas de igual comprimento, F_B e F_V, ambas apontando para baixo
(B) Esquema (B): seta F_B maior do que a seta F_V, ambas apontando para baixo
(C) Esquema (C): duas setas de igual comprimento, F_B e F_V, ambas apontando para cima
(D) Esquema (D): seta F_B maior do que a seta F_V, ambas apontando para cima
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2020
Questão IV.2 • 10 valores
Mecânica

Io, Europa, Ganimedes e Calisto são satélites de Júpiter que foram descobertos por Galileu, no início do século XVII.

Considere o movimento de translação destes satélites em torno de Júpiter e admita que as órbitas por eles descritas são aproximadamente circulares.

A massa de Júpiter pode ser determinada a partir de uma relação entre os períodos de translação, T, dos seus satélites e os raios, r, das órbitas por estes descritas, verificando-se que T² varia linearmente com r³.

Na tabela seguinte, apresentam-se os valores de r³ e de T² dos satélites de Júpiter descobertos por Galileu.

Satéliter³ / m³T² / s²
Io7,50×10²⁵2,34×10¹⁰
Europa30,2×10²⁵9,41×10¹⁰
Ganimedes123×10²⁵38,2×10¹⁰
Calisto667×10²⁵208×10¹⁰

Determine a massa de Júpiter.

Na resposta, deduza a expressão de T² em função de r³, a partir da segunda lei de Newton e da lei da gravitação universal, apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico de T² em função de r³ (despreze a ordenada na origem), e calcule o valor solicitado.

Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.

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Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2020
Questão IV.1 • 10 valores
Mecânica

Io, Europa, Ganimedes e Calisto são satélites de Júpiter que foram descobertos por Galileu, no início do século XVII.

Considere o movimento de translação destes satélites em torno de Júpiter e admita que as órbitas por eles descritas são aproximadamente circulares.

A aceleração de um satélite no seu movimento de translação em torno de Júpiter

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(A) depende do raio da oˊrbita e da massa do sateˊlite.\text{depende do raio da órbita e da massa do satélite.}
(B) depende do raio da oˊrbita, mas na˜o depende da massa do sateˊlite.\text{depende do raio da órbita, mas não depende da massa do satélite.}
(C) na˜o depende do raio da oˊrbita nem da massa do sateˊlite.\text{não depende do raio da órbita nem da massa do satélite.}
(D) na˜o depende do raio da oˊrbita, mas depende da massa do sateˊlite.\text{não depende do raio da órbita, mas depende da massa do satélite.}
Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2020
Questão II.4.1 • 10 valores
Mecânica

Um automóvel encontrava-se estacionado no cimo de uma rampa, como se representa na Figura 1 (que não está à escala), quando, acidentalmente, se destravou. Deslizou ao longo da rampa, com aceleração constante, até colidir com um motociclo que se encontrava parado.

Considere que, no movimento considerado, a resultante das forças dissipativas que atuaram no automóvel não foi desprezável, e considere que o automóvel pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Figura 1: rampa inclinada (fora de escala) com um motociclo parado na base e um automóvel no topo, prestes a descer

O automóvel, de massa 1,2×10³ kg, deslizou 80 m ao longo da rampa até colidir com o motociclo. A análise do acidente permitiu determinar que o módulo da velocidade do automóvel no instante da colisão era 7,5 m/s.

Considere que o desnível entre as posições inicial e final do automóvel era 7,0 m.

Determine o tempo que o automóvel demorou a percorrer aquela distância sobre a rampa, a partir de um esboço do gráfico do módulo da velocidade do automóvel em função do tempo (apresente esse esboço).

Mostre como chegou ao valor solicitado.

Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2020, IAVE — PDF oficial ↗

Exame Nacional — FQ A — 2ª Fase 2020
Questão II.1 • 10 valores
Mecânica

Um automóvel encontrava-se estacionado no cimo de uma rampa, como se representa na Figura 1 (que não está à escala), quando, acidentalmente, se destravou. Deslizou ao longo da rampa, com aceleração constante, até colidir com um motociclo que se encontrava parado.

Considere que, no movimento considerado, a resultante das forças dissipativas que atuaram no automóvel não foi desprezável, e considere que o automóvel pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Figura 1: rampa inclinada (fora de escala) com um motociclo parado na base e um automóvel no topo, prestes a descer

Considere a força F que constitui um par ação-reação com a força normal exercida pela rampa no automóvel.

A força F está aplicada ______, sendo a sua intensidade ______ intensidade da força gravítica que atua no automóvel.

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(A) na rampa ... menor do que a\text{na rampa ... menor do que a}
(B) na rampa ... igual aˋ\text{na rampa ... igual à}
(C) no automoˊvel ... menor do que a\text{no automóvel ... menor do que a}
(D) no automoˊvel ... igual aˋ\text{no automóvel ... igual à}
Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2020
Questão II.1.2 • 10 valores
Mecânica

Na Figura 3, apresentam-se os gráficos do módulo da velocidade, v, de duas gotas de água, A e B, de diferentes diâmetros, em queda vertical, em função da distância, d, percorrida pelas gotas.

Considere que as gotas de água podem ser representadas pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Figura 3: gráficos do módulo da velocidade, v, em função da distância percorrida, d, para as gotas de água A e B em queda vertical; a curva da gota B cresce continuamente até cerca de 5,0 m/s aos 2,0 m, enquanto a curva da gota A cresce e estabiliza perto de 2,9 m/s a partir de cerca de 1,0 m

Conclua se a intensidade da resultante das forças que atuam na gota A é maior nos primeiros 0,1 m ou nos últimos 0,1 m da queda a que se refere o gráfico da Figura 3.

Mostre como chegou à conclusão solicitada.

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Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2020
Questão I.3.2.2 • 10 valores
Mecânica

Considere que, nos ensaios realizados, a bureta vertia, aproximadamente, 1,6 cm3 de água em cada segundo.

Na tabela seguinte, estão registadas as distâncias, d, percorridas pela esfera, largada de diferentes posições sobre o plano inclinado, e os volumes, V, de água vertidos até a esfera atingir a base do plano.

d / mV / cm³
3,005,60
2,505,00
2,004,55
1,503,90
1,003,20

Determine o módulo da aceleração da esfera, em m s-2, a partir da equação da reta de ajuste a um gráfico adequado.

Na resposta, apresente uma tabela com os valores a utilizar na construção do gráfico, identificando as variáveis consideradas, apresente a equação da reta de ajuste a esse gráfico, e calcule o valor solicitado.

Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.

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Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2020
Questão I.2.2 • 10 valores
Mecânica

Recriando uma das famosas experiências realizadas por Galileu, estudou-se o movimento de translação de uma esfera largada sobre um plano inclinado.

Considere que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Admita que, em cada ensaio realizado, o módulo da velocidade da esfera aumentou proporcionalmente com o tempo decorrido e que a resultante das forças de atrito que atuaram na esfera não foi desprezável.

Na recriação da experiência de Galileu, foi utilizado um plano inclinado, de comprimento L, que está esquematizado na Figura 1.

Em dois dos ensaios realizados, a esfera foi largada de duas posições diferentes, A e B, tendo-se medido o tempo que a esfera demorou a atingir a posição C.

Figura 1: plano inclinado de comprimento L; o ponto O, no topo do plano, coincide com a posição A de onde a esfera é largada num dos ensaios; o ponto B, à distância L/4 de O, é a posição de onde a esfera é largada no outro ensaio; o ponto C, na base do plano, à distância L de O, é a posição de chegada da esfera nos dois ensaios

Considere que tA e tB são os tempos que a esfera demora a atingir a posição C quando é largada das posições A e B, respetivamente.

Determine o quociente desses tempos.

Mostre como chegou ao valor solicitado.

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Exame Nacional — FQ A — 1ª Fase 2020
Questão I.1 • 10 valores
Mecânica

Recriando uma das famosas experiências realizadas por Galileu, estudou-se o movimento de translação de uma esfera largada sobre um plano inclinado.

Considere que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Admita que, em cada ensaio realizado, o módulo da velocidade da esfera aumentou proporcionalmente com o tempo decorrido e que a resultante das forças de atrito que atuaram na esfera não foi desprezável.

Qual dos diagramas pode representar, na mesma escala, as forças que atuam na esfera durante a descida no plano inclinado?

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(A) Esquema (A): peso, normal e uma pequena força de atrito ao longo do plano, no sentido ascendente
(B) Esquema (B): peso, normal e uma força ao longo do plano no sentido descendente
(C) Esquema (C): peso, normal e uma força de atrito, grande, ao longo do plano no sentido ascendente
(D) Esquema (D): peso, normal e duas forças ao longo do plano, em sentidos opostos