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IBFC - 2021 - SEED - RR - Professor - Física
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Na presença da força de arrasto significativo a queda livre não é um modelo adequado para a descrição da queda dos corpos. Dois modelos efetivos usualmente são evocados para explorar o fenômeno e envolvem a força de resistência, surgida no deslocamento do corpo contra um meio fluido, dependente da velocidade:
Modelo 1: proporcional (dependência linear) da força de resistência com a velocidade (quando o corpo se desloca em meio denso suficiente para que o escoamento do fluido sob sua superfície seja laminar)
Modelo 2: com dependência quadrática da força de resistência com velocidade (quando o escoamento do fluido contra o corpo apresenta turbulência).
Em termos desses dois modelos considerando um corpo de 1kg com velocidade terminal de 20 m/s, e assumindo g = 10 m/s2, os valores estimados dos coeficientes de proporcionalidade desta força produzida sobre o corpo nos modelos 1 e 2, respectivamente, são:
Modelo 1: proporcional (dependência linear) da força de resistência com a velocidade (quando o corpo se desloca em meio denso suficiente para que o escoamento do fluido sob sua superfície seja laminar)
Modelo 2: com dependência quadrática da força de resistência com velocidade (quando o escoamento do fluido contra o corpo apresenta turbulência).
Em termos desses dois modelos considerando um corpo de 1kg com velocidade terminal de 20 m/s, e assumindo g = 10 m/s2, os valores estimados dos coeficientes de proporcionalidade desta força produzida sobre o corpo nos modelos 1 e 2, respectivamente, são:
Galileo, após ser condenado pelo tribunal da santa inquisição ao cárcere privado pelos últimos anos de sua vida, realizou e documentou o famoso experimento da rampa (plano inclinado) que resume o paradigma da experimentação na ciência moderna, e em particular o conduziu à famosa frase “O livro da natureza está escrito em linguagem matemática” - algo que podemos considerar como sendo a conquista que é realizada com a ciência newtoniana e a física de maneira geral. Sobre o experimento do plano inclinado são feitas as afirmações abaixo.
I. A sequência de números 1,4,9,16… é compatível com as medidas de posição do corpo, em relação ao topo da rampa, em termos dos intervalos de tempo iguais e consecutivos numerados por 1,2,3, … etc. unidades de tempo, independentemente do sistema de unidades adotado. II. A sequência de números ímpares 1,3,5, ... ocorre para os deslocamentos consecutivos do corpo entre intervalos de tempo iguais e consecutivos, independentemente do sistema de unidades adotado. III. Galileo utilizou a rampa, mas seria possível também ter considerado diretamente a queda vertical dos corpos, na medida em que era possível realizar as medidas de tempo com boa qualidade já com a tecnologia dos relógios e cronômetros de sua época.
Estão corretas as afirmativas:
I. A sequência de números 1,4,9,16… é compatível com as medidas de posição do corpo, em relação ao topo da rampa, em termos dos intervalos de tempo iguais e consecutivos numerados por 1,2,3, … etc. unidades de tempo, independentemente do sistema de unidades adotado. II. A sequência de números ímpares 1,3,5, ... ocorre para os deslocamentos consecutivos do corpo entre intervalos de tempo iguais e consecutivos, independentemente do sistema de unidades adotado. III. Galileo utilizou a rampa, mas seria possível também ter considerado diretamente a queda vertical dos corpos, na medida em que era possível realizar as medidas de tempo com boa qualidade já com a tecnologia dos relógios e cronômetros de sua época.
Estão corretas as afirmativas:
A missão Mars-2020 da Nasa levou um rover (Perseverance) e um drone (Ingenuity) à Marte. A atmosfera marciana é muito rarefeita, e ainda que a gravidade seja consideravelmente menor, isso exige que o drone precise rotacionar suas hélices a valores muito maiores do que os drones usuais que voam na atmosfera terrestre para conseguir produzir a força de sustentação, e essa demonstração também representa um feito tecnológico apreciável, afinal equivaleria a tentar voar um drone à altitudes de cerca de 27 km na Terra. No primeiro voo, no dia 19 de abril de 2021, a Ingenuity apenas subiu verticalmente a 3 m de altitude em um tempo de 3 s. Considerando que a gravidade em Marte é de cerca de 4 m/s2, a massa do drone é de 2 kg e que a velocidade de subida foi constante de 1 m/s, assinale a alternativa correta sobre a potência desenvolvida na subida (que não leva em consideração o esforço do motor para rodar as pás das hélices):
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A física é fundamentalmente uma ciência experimental. O aprendizado metodológico da aplicação de matemática a fenômenos naturais têm grande valor no desenvolvimento intelectual de jovens e adultos ao tornar objetiva a exploração desta tradição do pensamento humano de submeter a realidade à modelagem matemática e sua verificação experimental em caráter estatístico. Em um site de educação encontra-se por exemplo essa proposta de atividade utilizando um pêndulo simples: “Um dos possíveis experimentos de baixo custo que podem ser desenvolvidos em sala de aula envolve o pêndulo simples. Com ele, é possível medir o valor da aceleração da gravidade local sem muitas complicações.”.
Fonte:https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/medindo-gravidade-com-um-pendulo-simples-sala-aula.htm
Considerando que entre os diferentes comprimentos de fio que o professor usará para demonstrar que o modelo é adequado, um deles será 40 cm. A massa de prova é suficientemente grande para que os efeitos do arrasto com o ar sejam desprezíveis no movimento do pêndulo (viabilizando a aplicação do modelo do pêndulo simples). Um grupo de 10 estudantes cronometram o movimento de 10 oscilações do pêndulo com seus celulares, enquanto o restante da sala animadamente conta as oscilações.
O professor, antes de executar o experimento, na preparação da aula, chegou aos valores de comprimento, de modo que fossem compatíveis para as medições que serão obtidas nos cronômetros dos estudantes. Ele usou g = 10 m/s2 e pi = 3. Assinale a alternativa que identifica corretamente a estimativa produzida para o pêndulo de 40 cm de comprimento.
Fonte:https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/medindo-gravidade-com-um-pendulo-simples-sala-aula.htm
Considerando que entre os diferentes comprimentos de fio que o professor usará para demonstrar que o modelo é adequado, um deles será 40 cm. A massa de prova é suficientemente grande para que os efeitos do arrasto com o ar sejam desprezíveis no movimento do pêndulo (viabilizando a aplicação do modelo do pêndulo simples). Um grupo de 10 estudantes cronometram o movimento de 10 oscilações do pêndulo com seus celulares, enquanto o restante da sala animadamente conta as oscilações.
O professor, antes de executar o experimento, na preparação da aula, chegou aos valores de comprimento, de modo que fossem compatíveis para as medições que serão obtidas nos cronômetros dos estudantes. Ele usou g = 10 m/s2 e pi = 3. Assinale a alternativa que identifica corretamente a estimativa produzida para o pêndulo de 40 cm de comprimento.
