Prova de Física: Leis de Newton, Energia e Trabalho no 1º Ano
Tema: prova de física sobre as leis de newton, forças e Energia e Trabalho Energia cinética, Energia Potencial Gravitacional, Energia Potencial Elástica e Trabalho Mecânico
Etapa/Série: 1º ano – Ensino Médio
Disciplina: Física
Questões: 10
Prova de Física – 1º Ano do Ensino Médio
Tema: Leis de Newton, Forças, Energia e Trabalho: Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional, Energia Potencial Elástica e Trabalho Mecânico
Instruções:
- Leia atentamente cada questão.
- Responda de forma clara e objetiva.
- Utilize exemplos e situações práticas quando necessário para ilustrar sua resposta.
Questões Dissertativas
Questão 1: Explique as três leis de Newton, detalhando como cada uma delas se aplica a um exemplo cotidiano. Em sua resposta, aborde a relação entre forças e movimentos.
Questão 2: Calcule a força necessária para puxar um bloco de 5 kg em uma superfície horizontal, considerando que o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é de 0,2. Justifique sua resposta com a fórmula que você utilizou.
Questão 3: Defina energia cinética e forneça a fórmula para seu cálculo. Em seguida, um carro de 1000 kg move-se a uma velocidade de 20 m/s. Calcule a energia cinética do carro e explique o significado desse valor.
Questão 4: Discuta o conceito de energia potencial gravitacional. Considerando um objeto de 10 kg situado a 5 metros de altura, calcule a energia potencial gravitacional e discorra sobre as implicações desse conceito na física.
Questão 5: O que é energia potencial elástica? Explique como essa energia é armazenada em uma mola e como ela se relaciona com o trabalho mecânico. Dê um exemplo prático em sua resposta.
Questão 6: Um corpo de 2 kg é levantado verticalmente a uma altura de 3 m. Calcule o trabalho realizado na elevação desse corpo e discorra sobre a relação entre trabalho, força e deslocamento.
Questão 7: Compare e contraste energia cinética e energia potencial, usando exemplos que destacam como essas formas de energia podem ser transformadas uma na outra em um sistema físico (como um pêndulo, por exemplo).
Questão 8: Um atleta realiza um salto vertical e, no ponto mais alto, sua velocidade é zero. Explique como a energia do atleta se transforma durante a subida e a descida, mencionando a energia cinética e a energia potencial.
Questão 9: Apresente e explique o Teorema da Conservação da Energia e como ele se aplica em cenários onde forças como a gravidade e forças de atrito estão presentes. Dê um exemplo para ilustrar sua explicação.
Questão 10: Discuta a importância do trabalho mecânico na realização de tarefas do dia a dia. Cite exemplos de atividades cotidianas onde o trabalho é realizado e relacione isso com a aplicação das leis de Newton.
Gabarito
Questão 1: Espera-se que o aluno explique as três leis com clareza: a Primeira Lei (inércia), a Segunda Lei (F=ma) e a Terceira Lei (ação e reação), aplicando-as a exemplos como um carro em movimento, um livro sobre uma mesa, etc.
Questão 2: A fórmula para a força de atrito é F = μ * N, onde N = mg. Calcular a força e apresentar a obtenção dos valores é crucial.
Questão 3: A energia cinética é dada por Ec = 1/2 mv². Para m = 1000 kg e v = 20 m/s, Ec = 400000 J. O aluno deve discutir a relevância dessa energia na movimentação do carro.
Questão 4: A fórmula para energia potencial gravitacional é Ep = mgh. A energia seria 10 kg * 9,8 m/s² * 5 m = 490 J. O aluno deve entender as implicações práticas deste conceito.
Questão 5: A energia potencial elástica é dada por Ep = 1/2 kx², onde k é a constante da mola. O aluno pode mencionar aplicações em brinquedos elásticos, como um estilingue.
Questão 6: O trabalho é dado por W = Fd. O aluno deve calcular a força (F = mg) e o trabalho (W = 2 kg * 9,81 m/s² * 3 m) e discutir a relação entre força e deslocamento.
Questão 7: O aluno deve discutir a conversão da energia de um pêndulo, quando a energia cinética se transforma em potencial no ponto mais alto e vice-versa.
Questão 8: A energia do atleta se transforma de cinética para potencial à medida que sobe e a potencial volta a ser cinética na descida.
Questão 9: O Teorema da Conservação da Energia afirma que a energia total num sistema isolado permanece constante. Exemplos práticos com força de atrito devem ser bem discutidos.
Questão 10: O aluno deve identificar tarefas cotidianas, como levantar pesos, empurrar objetos, e relacionar ao trabalho realizado e oferecimento de exemplos práticos, vinculando isso às leis de Newton.
Esta prova busca não apenas avaliar o conhecimento teórico; também visa estimular a aplicação prática dos conceitos em situações do dia a dia, unindo teoria com realidade.
