Prova de Física: Termologia e Eletrização para 2º Ano

Tema: termologia,dilatacao termica,processos de eletrizacao forca eletrica e campo eletrico
Etapa/Série: 2º ano – Ensino Médio
Disciplina: Física
Questões: 15

Prova de Física – 2º Ano do Ensino Médio

Tema: Termologia, Dilatação Térmica, Processos de Eletrização, Força Elétrica e Campo Elétrico

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Instruções:

• Leia atentamente cada questão.
• Responda às questões dissertativas com clareza, justificando suas respostas nos cálculos quando solicitado.
• A prova é composta por 15 questões: 8 de múltipla escolha, 7 dissertativas.

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QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA

1. A dilatação térmica dos sólidos ocorre principalmente por causa:

• a) da vibração das moléculas.
• b) da mudança de pressão.
• c) da força gravitacional.
• d) da evaporação do líquido.

2. Em relação à temperatura, é correto afirmar que:

• a) a temperatura é uma medida da energia total de um corpo.
• b) a temperatura é uma medida da agitação das moléculas de uma substância.
• c) a temperatura não afeta o volume de um material.
• d) um aumento de temperatura resulta sempre em compressão.

3. O coeficiente de dilatação linear de um material é definido como:

• a) a razão entre a variação de volume e a variação de temperatura.
• b) a razão entre a variação de comprimento e a variação de temperatura.
• c) a razão entre a temperatura e o comprimento inicial.
• d) a razão entre a massa e o volume.

4. Quando um corpo electrizado é aproximado de outro neutro, ocorre:

• a) atração.
• b) repulsão.
• c) não ocorre interação.
• d) variação de temperatura.

5. Qual das opções a seguir é um exemplo de eletrização por contato?

• a) Um balão que se aproxima de sua cabeça.
• b) Um pêndulo que oscila em um campo magnético.
• c) Um plástico que atrai pequenas fibras de papel ao ser esfregado.
• d) Um campo elétrico que se forma ao lado de um fio condutor.

6. A força elétrica entre duas cargas ( q_1 ) e ( q_2 ) separadas por uma distância ( r ) é dada pela Lei de Coulomb. Essa força é:

• a) inversamente proporcional ao produto das cargas.
• b) diretamente proporcional à soma das cargas.
• c) inversamente proporcional ao quadrado da distância.
• d) independente da distância.

7. O que caracteriza o campo elétrico gerado por uma carga puntiforme positiva?

• a) Linhas de campo que se afastam da carga.
• b) Linhas de campo que convergem para a carga.
• c) Linhas de campo circulares.
• d) O campo é nulo a uma certa distância da carga.

8. A dilatação volumétrica de um sólido é:

• a) igual ao triplo da dilatação linear.
• b) a soma das dilatações dos três eixos.
• c) desprezível em comparação com a dilatação linear.
• d) causada apenas por varizações de pressão.

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QUESTÕES DISSERTATIVAS

9. (2,0 pontos) Explique o fenômeno da dilatação térmica em sólidos e como ele pode ser observado em um trilho de trem no verão.

10. (3,0 pontos) Uma barra de metal de 2 m de comprimento sofre uma dilatação linear de 0,2 cm ao aquecer-se de 20 °C a 70 °C. Calcule o coeficiente de dilatação linear desse metal e explique seu significado.

11. (2,0 pontos) Defina eletrização por indução e forneça um exemplo prático de sua ocorrência no cotidiano.

12. (3,0 pontos) Um corpo possui uma carga de +4 µC e está a uma distância de 2 m de outro corpo com uma carga de -2 µC. Calcule a força elétrica entre as duas cargas, utilizando a Lei de Coulomb. Utilize ( k = 8,99 times 10^9 , N cdot m^2/C^2 ).

13. (2,0 pontos) Descreva a relação entre a força elétrica e o campo elétrico. Dê exemplos de situações em que essa relação é importante.

14. (2,0 pontos) Se um objeto possui uma carga de -8 µC, explique como ele pode ser neutralizado e que ocorrências poderiam ser observadas nesse processo.

15. (2,0 pontos) Discuta a importância dos equipamentos de proteção em experimentos de eletricidade, considerando o risco de choques elétricos e a segurança.

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GABARITO DETALHADO

1. a) A dilatação térmica dos sólidos ocorre principalmente por causa da vibração das moléculas. Quando a temperatura aumenta, as moléculas vibram mais intensamente, resultando em um aumento do volume.

2. b) A temperatura é uma medida da agitação das moléculas de uma substância, sendo essencial para a compreensão do estado físico dos materiais e sua energia interna.

3. b) O coeficiente de dilatação linear é a razão entre a variação de comprimento e a variação de temperatura, indicando quanto um material se expande ou contrai proporcionalmente à mudança de temperatura.

4. a) Quando um corpo eletrizado é aproximado de um corpo neutro, ocorre atração devido à polarização das cargas no corpo neutro.

5. c) O exemplo do plástico que atrai fibras de papel após ser esfregado ilustra a eletrização por contato, onde a carga é transferida de um corpo para outro ao entrarem em contato.

6. c) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas, conforme a Lei de Coulomb, que descreve a interação entre cargas elétricas.

7. a) O campo elétrico gerado por uma carga puntiforme positiva é caracterizado por linhas de campo que se afastam da carga, refletindo a direção da força que uma carga de prova positiva sentiria.

8. a) A dilatação volumétrica de um sólido é igual ao triplo da dilatação linear em pequenas variações, pois envolve as três dimensões do sólido.

9. A dilatação térmica em sólidos é um fenômeno no qual as moléculas vibram mais energicamente quando aquecidas, fazendo com que o material se expanda. Um exemplo prático é o trilho de trem que, em dias quentes, sofre dilatação, necessitando de juntas de dilatação para evitar deformações ou rupturas.

10. Para calcular o coeficiente de dilatação linear ( alpha ), usamos a fórmula:

[

alpha = frac{Delta L}{L_0 cdot Delta T} = frac{0,2 , cm}{200 , cm cdot (70 – 20) , °C} = 1 times 10^{-5} , °C^{-1}

]

Isso significa que para cada grau Celsius de aumento na temperatura, o comprimento do metal aumenta em ( 1 times 10^{-5} ) vezes seu comprimento inicial.

11. Eletrização por indução ocorre quando um objeto eletrizado provoca a separação de cargas em um objeto neutro sem contato. Um exemplo prático é um balão que, ao ser esfregado na camisa, atrai pequenos pedaços de papel sem tocá-los.

12. Usando a Lei de Coulomb:

[

F = k frac{|q_1 cdot q_2|}{r^2} = 8,99 times 10^9 frac{4 times 10^{-6} cdot 2 times 10^{-6}}{2^2} = 0,4495 , N

]

13. A força elétrica é a ação que uma carga exerce sobre outra e é medida pela força por unidade de carga que um campo elétrico exerce. Em circuitos elétricos, essa relação é fundamental para compreender como cargas se movem e interagem com componentes.

14. Um objeto com carga de -8 µC pode ser neutralizado através do contato com um corpo com carga igual em magnitude e oposta, como um objeto com +8 µ