Questão Prático-Laboratorial n.º 1 Física e Química A – 10.

° Ano
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AL 1.1 Movimento num plano inclinado: variação de energia cinética e distância

percorrida
Numa aula laboratorial pretendia-se estudar a relação entre a variação de energia cinética e distância per-
corrida num plano inclinado. Para a realização desta atividade, os alunos usaram uma calha com inclina-
ção de 15°, em relação à superfície de apoio, um carrinho de 61 g, com um pino de 3,30 mm de espessura,
e uma célula fotoelétrica ligada a um digitímetro. O carrinho foi sucessivamente abandonado sem veloci-
dade inicial, do mesmo ponto, percorrendo diferentes distâncias. Os intervalos de tempo de passagem do
carrinho, em diferentes pontos ao longo da calha, foram lidos no digitímetro.
Os valores medidos estão registados nas tabelas seguintes.

Instrumentos de Incerteza absoluta d / mm t / ms t / ms v / m s- 1 Ec / J

medida de leitura
4,330
Balança ¿1g
100,0 4,395
Digitímetro ¿ 0,001 ms
4,388
Craveira ¿ 0,05 mm
2,908
Régua ¿ 0,5 mm
200,0 2,829
Transferidor ¿ 0,5°
2,870
2,257
300,0 2,329
2,358
1,983
400,0 1,990
1,993
1,776
500,0 1,755
1,673

1 Que medições diretas efetuou?

2 Escreva o valor de cada uma das medições diretas, tendo em consideração o valor da incerteza absoluta
de leitura.
3 Que medições indiretas efetuou?

4 Complete a tabela de forma a determinar o valor da energia cinética em cada ponto.

5 Recorrendo à máquina de calcular, obtenha a equação da reta que melhor traduz a variação da energia
cinética em função da distância num plano inclinado.
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6 Que relação há entre a variação da energia cinética e a distância percorrida pelo carrinho num plano incli-
nado?
7 O que representa o declive da reta neste gráfico?

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Questão Prático-Laboratorial n.º 2 Física e Química A – 10.° Ano
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AL 1.2 Movimento vertical de queda e de ressalto de uma bola: transformações

e transferências de energia
Numa aula laboratorial pretendia-se investigar experimentalmente, com base em considerações energéti-
cas (transformações e transferências de energia), o movimento vertical de queda e de ressalto de uma
bola. Para recolher dados da altura de queda e das sucessivas alturas dos ressaltos, para duas bolas de
elasticidade diferentes, no mesmo pavimento, os alunos dispunham de calculadora gráfica e analisador de
dados/CBR.
Deixaram cair verticalmente uma bola A, que colidiu com o solo e ressaltou. No ecrã da calculadora ob-
serva-se um gráfico, semelhante ao que se mostra na Fig. 1, e no qual, com o cursor, os alunos registaram
os valores dos máximos.
Com uma bola B, executaram o mesmo procedimento e, com os máximos que observaram na calculadora,
construíram um gráfico da altura de ressalto em função da altura de queda. O gráfico da Fig. 2 representa
a reta que melhor se ajusta a esse conjunto de pontos obtidos pelos alunos.

hressalto / m 0,8

0,7
1,43
0,6
0,5

0,750 0,4
hressalto = 0,545 hqueda
0,423 0,3
0,245 0,2
0,141
0,1
0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
hqueda / m
Fig. 1 Gráfico bola A Fig. 2 Gráfico bola B

1 Faça uma análise ao gráfico obtido na calculadora com a bola A e refira as grandezas que se encontram
representadas no eixo das abcissas e das ordenadas.
2 Indique o que representam os valores, registados no gráfico da Fig. 1, que recolheu com o auxílio do cur-
sor da calculadora.
3 Por que motivo a bola não sobe até à altura de onde caiu?

4 Que transformações de energia ocorrem no movimento vertical de queda e de ressalto de uma bola?

5 Construa o gráfico da altura de ressalto em função da altura de queda, para a bola A, e obtenha a equação
da reta que melhor se ajusta a esse conjunto de dados.
6 Determine, para a bola B, a expressão do módulo da velocidade de chegada ao solo e do módulo da veloci-
dade inicial do primeiro ressalto, em função das respetivas alturas, a partir do gráfico.
7 A partir dos declives das retas de regressão dos dois gráficos da altura de ressalto em função da altura de
queda, compare energias dissipadas na colisão da bola A e da bola B, na mesma superfície.
8 Relacione a energia dissipada com a elasticidade dos materiais em colisão.

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Questão Prático-Laboratorial n.º 3 Física e Química A – 10.° Ano
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AL 2.1 Características de uma pilha

Numa aula laboratorial, pretende-se determinar experimentalmente as características de uma pilha a
partir da sua curva característica. Para realizar esta atividade os alunos dispunham de uma pilha de 9 V,
amperímetro, voltímetro, fios de ligação, crocodilos, interruptor e reóstato.
Com o reóstato, variou-se o valor da resistência e mediu-se, para cada caso, o valor da diferença de poten-
cial nos terminais da pilha e a corrente elétrica que percorre o circuito. Com os valores obtidos construí-
ram-se os gráficos U = f (I) e P = f (R), conforme ilustrado nas figuras.

U/V Diferença de potencial em função da corrente elétrica

6,00
Potência útil da pilha em função
5,00 P/ W da resistência exterior
0,200
4,00
0,150
3,00
U = -78,5 I + 6,83 0,100
2,00
R2 = 0,9934
1,00 0,050

0,00 0,000
0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 I /A   0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 R / W

1 Represente esquematicamente, com a respetiva legenda, o circuito elétrico que foi utilizado para fazer as
medições necessárias.
2 De que tipo é a curva característica de uma pilha?
2.1. Na curva característica da pilha:
2.1.1. o que nos indica o valor da ordenada na origem?
2.1.2. o que nos indica o declive da curva característica?
2.2. Qual é o valor da força eletromotriz da pilha?
2.3. Qual é o valor da resistência interna da pilha?

3 Complete as seguintes frases:

1A2 Em circuito aberto, a diferença de 112 elétrico entre os terminais de um 122 é
igual à sua força 132 .
1B2 Em circuito fechado, a 142 nos terminais de um 152 é sempre 162
à sua força 172 .

4 Compare o valor da tensão nos terminais da pilha com o valor da sua força eletromotriz em:
1A2 circuito aberto;
1B2 circuito fechado.

5 Como varia a resistência interna de uma pilha com o seu uso?

6 Em que condições é que a pilha se “gasta” mais?

106
 Questão Prático-Laboratorial n.º 4 Física e Química A – 10.° Ano
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AL 3.1 Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico

Pretende-se investigar experimentalmente, numa aula laboratorial, a influência da irradiância e da diferença
de potencial elétrico no rendimento de um painel fotovoltaico. Para isso utiliza-se o seguinte material: reós-
tato, painel fotovoltaico, voltímetro, amperímetro, fonte luminosa, filtros, fios elétricos e transferidor. Com
o referido material montou-se um circuito elétrico alimentado pelo painel fotovoltaico. Deslocou-se o cursor
do reóstato e registaram-se os valores da corrente elétrica e da diferença de potencial. Com os valores re-
gistados construiu-se o gráfico da potência em função da tensão. Para completar o estudo registaram-se
ainda os valores da corrente elétrica e da diferença de potencial inclinando o painel fotovoltaico e interpondo
entre a lâmpada e o painel fotovoltaico filtros de várias cores, determinando, para cada caso, os respetivos
valores da potência fornecida.

Potência máxima
Potência fornecida / W
Potência em função da tensão
P/W 10° 0,0220
0,025 20° 0,0217
30° 0,0197
0,020

Potência máxima
0,015
Potência fornecida / W
0,010 Sem filtro 0,0222
Filtro verde 0,0148
0,005 Filtro vermelho 0,0170
Filtro azul 0,0138
0,000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 U / V

1 Represente esquematicamente, com a respetiva legenda, o circuito elétrico que foi utilizado para fazer as
medições necessárias.
2 No circuito representado qual é o equipamento que simula o conjunto de eletrodomésticos de uma casa?
Justifique.
3 Para maximizar o rendimento de um painel fotovoltaico, como é que este deve ser orientado relativamente
à fonte de radiação?
4 O que se pode concluir relativamente à interposição de filtros?

5 Indique, de acordo com o gráfico, o valor da potência máxima fornecida pelo painel fotovoltaico.
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6 Indique, de acordo com o gráfico, a diferença de potencial elétrico correspondente a essa potência má-
xima.
7 Calcule o valor da resistência exterior correspondente à potência máxima fornecida pelo painel fotovol-
taico.

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AL 3.2 Capacidade térmica mássica

Numa aula laboratorial, pretende-se determinar experimentalmente a capacidade térmica mássica de um
material. Para isso monta-se um circuito semelhante ao que se encontra na figura e na qual se pode ob-
servar o bloco calorimétrico de aço (caço = 460 J K- 1 kg- 1) utilizado (m = 1014 g). Durante a realização da
atividade registaram-se os valores da temperatura, da corrente elétrica e da diferença de potencial em
função do tempo. Com os valores obtidos, calculou-se a energia fornecida ao bloco calorimétrico e preen-
cheu-se a tabela que se apresenta.

DT / K E/J
0,1 5,41 * 102
0,9 1,07 * 103
1,9 1,60 * 103
2,9 2,13 * 103
3,9 2,66 * 103
5 3,20 * 103
6,4 3,73 * 103
7,3 4,27 * 103
8,4 4,78 * 103
9,5 5,31 * 103
10,8 5,86 * 103
11,9 6,38 * 103
   

1 Tendo em conta a experiência realizada, selecione a opção que contém os termos que devem substituir 112
e 122, respetivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte.
“Na atividade experimental fez-se a determinação 112 da temperatura do bloco calorimétrico
e uma determinação 122 da energia transferida.”
1A2 … direta … direta … 1C2 … indireta … direta …
1B2 … direta … indireta … 1D2 … indireta … indireta …

2 Identifique transferências de energia que ocorrem durante a realização da experiência.

3 Porque colocou glicerina nos orifícios dos blocos onde se coloca a resistência elétrica de aquecimento e o
termómetro ou sensor de temperatura?
4 Construa o gráfico da variação de temperatura em função da energia fornecida e determine a equação da
reta que melhor se ajusta ao conjunto de valores obtidos.
5 Determine, a partir da equação da reta, a capacidade térmica mássica.
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6 Calcule o erro relativo do valor experimental da capacidade térmica.

7 Para a realização desta atividade, que medidas se devem tomar de forma a minimizar a dissipação de
energia?

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Questão Prático-Laboratorial n.º 6 Física e Química A – 10.° Ano
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AL 3.3 Balanço energético num sistema termodinâmico

Numa aula laboratorial, pretende-se estabelecer experimentalmente balanços energéticos e determinar a
entalpia de fusão do gelo.
Para a realização desta atividade foi necessário o seguinte material: recipiente isolante, gobelé, balança,
termómetro digital, gelo e água. Para tal, adicionou-se a 120 g de água (c = 4,18 * 101 J kg- 1 °C- 1), a uma
temperatura de 32,4 °C, uma massa de gelo de 27,0 g (DHfusão = 3,34 * 105 J kg- 1), à temperatura de 0,0 °C.
Quando se atingiu o equilíbrio térmico a temperatura da mistura era de 13,0 °C.

1 Indique, justificando, o que acontece à temperatura do gelo durante a fusão.

2 Que transferências de energia ocorrem neste processo?

3 Quando se estabelece um balanço energético num sistema termodinâmico, que lei física se aplica?

4 Na realização desta atividade, que medidas se devem tomar para minimizar a dissipação de energia?

5 Com base nos resultados obtidos, determine a entalpia de fusão do gelo.

6 Calcule o erro percentual na determinação da entalpia de fusão do gelo.

7 Selecione a expressão que permite prever a temperatura final da mistura de duas massas de água a tem-
peraturas diferentes.

m1q 1inicial + m2q 2inicial

1A2 qfinal =
m1 + m 2

m1q 1inicial - m2q 2inicial

1B2 qfinal =
m1 + m 2

m1q 1inicial + m2q 2inicial

1C2 qfinal =
m1 - m 2

m1q 1inicial - m2q 2inicial

1D2 qfinal =
m1 - m 2

126