Prova tipo exame

Grupo I
Leia o seguinte texto:
“No centro do Sol, os núcleos de átomos de hidrogénio fundem-se originando núcleos de hélio. A sua
superfície atinge uma temperatura de perto dos 6000 K.
A energia resultante desta reação é radiada para o espaço, e parte dela atinge a atmosfera terrestre
com uma intensidade de cerca de 1373 W m-2
.
Uma vez que parte da energia inicial é refletida ou absorvida pela atmosfera, num dia de céu claro é
possível medir junto à superfície terrestre num plano perpendicular, cerca de 1000 W m-2
.
Esta radiação disponível à superfície terrestre divide-se em três componentes: direta, a que vem dire-
tamente desde o disco solar; difusa, a proveniente de todo o céu exceto do disco solar, das nuvens e
das gotas de água entre outros; e refletida, proveniente da reflexão no chão e dos objetos
circundantes.”
Adaptado de Portal das Energias Renováveis
1. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.
A intensidade da radiação solar que atinge a atmosfera terrestre é de cerca de 1373 W m-2
, o que sig-
nifica que…
(A) … aproximadamente 1373 J de radiação solar incidem perpendicularmente no topo da atmosfera,
por cada metro quadrado terrestre e em cada segundo.
(B) … aproximadamente 1373 J de radiação visível chegam à superfície terrestre, por cada metro qua-
drado terrestre e em cada segundo.
(C) … aproximadamente 1373 W de radiação visível chegam à superfície terrestre, por cada metro qua-
drado terrestre e em cada segundo.
(D) … aproximadamente 1373 W de radiação solar incidem perpendicularmente no topo da atmosfera,
por cada metro quadrado terrestre e em cada segundo.
2. Uma vez que a superfície terrestre está constantemente a absorver radiação, a Terra sobreaqueceria
caso toda esta energia fosse armazenada no sistema Terra – Atmosfera.
Quais as caraterísticas planetárias que contribuem para que a temperatura média da superfície da
Terra se mantenha constante e torne a Terra habitável?
Prova-tipo Exame
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a
1
Escola:
Nome:
Turma: N.º: Data:
Carla Rodrigues | Carla Santos
Lúcia Miguelote | Paulo Santos
Física e Química 11A

3. Os coletores solares térmicos são dispositivos que permitem transformar energia solar em energia
térmica. A radiação solar é captada por uma placa absorsora, aumentando a sua energia interna. O
coletor possui ainda um sistema de tubos onde circula um fluido de transferência térmica, responsável
pela passagem da energia da placa absorsora para a água do tanque de armazenamento.
3.1. Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta.
A transferência de energia da placa absorsora para o fluido de transferência térmica ocorre sob a
forma de…
(A) … calor por convecção.
(B) … radiação.
(C) … calor por condução.
(D) … trabalho.
3.2. Pretende-se instalar um coletor solar térmico numa vivenda em Lisboa. O coletor, com um rendimento
médio de 30%, destina-se a aquecer 200 dm3
de água.
O valor médio diário de potência da radiação solar global direta em Lisboa, num dia claro, atinge os
414 W m-2
. Nestas condições, calcule a área do coletor que deve ser instalada, caso se pretenda que o
aumento médio diário da temperatura da água seja 40 ºC, sabendo que o tempo de exposição ao Sol
é de 8 h diárias. (Considere que durante esse tempo não se retira água para consumo.)
Apresente todas as etapas de resolução.
Dados:
c (capacidade térmica mássica da água) = 4,18 * 103
J kg-1
ºC-1
rágua = 1 kg dm-3
Grupo II
1. Uma esfera de massa 100 g, lançada no ponto A com velocidade inicial, v0, de 10 m s-1
, desce, sem
atrito, o plano inclinado representado na figura. De seguida a esfera percorre a circunferência BCDEB,
continuando depois no plano horizontal BF, onde já não é desprezável o atrito. Considere que a altura,
h, do plano inclinado é 20 m.
1.1. Determine o trabalho realizado pela resultante das forças que atuam na esfera no percurso AB.
A
h
0
y
x
B
C
D
E
F
h—
2
2
Prova-tipo Exame aFísica e Química 11A
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1.2. Selecione a opção que indica corretamente a relação entre a energia cinética da esfera na posição A e
a energia cinética da esfera na posição C.
(A)
EcA
EcC
=
v0
2
+ gh
v0
2
(C)
EcA
EcC
=
v0
2
gh
(B)
EcA
EcC
=
v0
2
v0
2
+ gh
(D)
EcC
EcA
= gh
1.3. Sabendo que a esfera atinge B com uma velocidade igual a 22,4 m s-1
e, no troço horizontal BF, atua
na esfera uma força de atrito igual a 20% do seu peso, determine a distância que esta percorre até
parar. Recorra exclusivamente às equações que traduzem o movimento, y(t) e v(t).
2. Num projeto de investigação científica, foi proposto a um engenheiro que construísse uma fibra ótica
recorrendo a dois novos materiais, designados por X e Y, cujos índices de refração são respetivamente
nX = 1,38 e nY = 1,47.
Escreva um texto no qual explique qual o material que deve ser utilizado para o núcleo e qual o mate-
rial utilizado no revestimento e a fundamentação que o engenheiro deveria apresentar para essa
seleção.
3. Fez-se incidir um feixe laser, que se propagava no ar, sobre um paralelepípedo de vidro, segundo um
ângulo de incidência de 20º. Verificou-se que o ângulo de refração foi de 14º.
Dados:
nar(índice de refração da luz no ar) = 1,000
3.1. Selecione a opção que permite determinar o índice de refração do vidro em relação ao ar.
(A)
sen (20º)
sen (14º)
(C)
sen (20º) * sen (14º)
nar

(B)
sen (14º)
sen (20º)
(D)
nar
sen (20º) * sen (14º)
3.2. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.
A velocidade de propagação do feixe laser é…
(A) … maior no vidro do que no ar, logo o vidro tem maior índice de refração.
(B) … maior no vidro do que no ar, logo o vidro tem menor índice de refração.
(C) … menor no vidro do que no ar, logo o vidro tem maior índice de refração.
(D) … menor no vidro do que no ar, logo o vidro tem menor índice de refração.
3
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Grupo III
A formação de grande parte dos elementos químicos deu-se em duas fases distintas: na nucleossín-
tese primordial, que ocorreu logo a seguir ao Big Bang, em que foram produzidos sobretudo o hidro-
génio e o hélio; e na nucleossíntese estelar, no interior das estrelas, em que, para além do hidrogénio e
do hélio, também se formaram elementos mais pesados a partir de reações nucleares.
1. Considere as duas equações seguintes que representam reações nucleares:
I) 12
6C + 12
6C • 23
11Na + X1 II) 235
92U + 1
0n • 141
56Ba + 92
36Kr + X2
1.1. Selecione a opção que identifica corretamente X1 e X2, de modo a completar as equações.
(A) X1 – 1
1H; X2 – 3 1
0n (C) X1 – 2
4He; X2 – 3 1
0n
(B) X1 – 4
2He; X2 – 3
0n (D) X1 – 1
1H; X2 – 3
0n
1.2. Selecione a opção correta.
(A) As duas equações representam reações nucleares de fusão e podem traduzir reações que ocorrem
no interior das estrelas.
(B) As duas equações representam reações nucleares de fissão e podem traduzir reações que ocor-
rem no interior das estrelas.
(C) A primeira equação representa uma reação nuclear de fissão, que ocorre no interior das estrelas.
(D) A primeira equação representa uma reação nuclear de fusão, que ocorre no interior das estrelas.
2. Considere as configurações eletrónicas do átomo do elemento A e do ião B2+
(as letras não correspon-
dem aos símbolos químicos reais desses elementos), no estado fundamental.
A. 1s2
2s2
2p6
3s2
3p1
B2+
. 1s2
2s2
2p6
2.1. Selecione a alternativa que corresponde ao conjunto de números quânticos que caracteriza uma das
orbitais do átomo do elemento A completamente preenchida, no estado fundamental.
(A) (3, 0, 0) (C) (3, 1, -1)
(B) (2, 0, 1) (D) (1, 1, 0)
2.2. Relativamente aos átomos dos elementos A e B, selecione a única opção que contém os termos que
preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes.
Os elementos A e B situam-se no mesmo da Tabela Periódica, sendo a energia de
ionização do elemento A que a energia de ionização do elemento B.
(A) …grupo … maior … (C) …grupo … menor …
(B) …período … maior … (D) … período … menor …
3. A energia mínima de radiação necessária para provocar o efeito fotoelétrico é igual a: 3,2 * 10-19
J, para
o césio; 7,2 * 10-19
J, para o cobre; 7,3 * 10-19
J para o tungsténio; 1,6 * 10-19
J para o lítio.
Selecione a opção que contém os metais para os quais se verifica efeito fotoelétrico quando sobre eles
incide radiação eletromagnética de energia 4,62 * 10-19
J.
(A) tungsténio, cobre, césio e lítio. (C) cobre, césio e lítio.
(B) lítio e tungsténio. (D) césio e lítio.
4
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Grupo IV
O ar atmosférico é, essencialmente, uma solução gasosa, em que o solvente é o azoto e os solutos são
o oxigénio e outros gases menos abundantes, como, por exemplo, o dióxido de carbono
(370 ppmV), o árgon e o vapor de água.
1. Selecione a opção que indica corretamente a composição de CO2 (g) na atmosfera expressa em per-
centagem em volume.
(A)
106
370 * 102
(B)
370
102
* 106
(C)
370
106
* 102
(D)
102
370 * 106
2. Determine a quantidade de dióxido de carbono em 100 dm3
de ar em condições PTN.
3. Quando o CO2 atmosférico se dissolve na água da chuva, forma-se um ácido fraco, o ácido carbónico,
H2CO3 (aq), que confere à água da chuva um pH de cerca de 5,6 (medido à temperatura de 25 ºC).
A ionização do ácido carbónico pode ser traduzida pela seguinte equação química:
H2CO3 (aq) + H2O (ℓ) — HCO3
-
(aq) + H3O+
(aq)
Numa dada localidade o aumento da emissão de CO2 (g) para a atmosfera provocou uma diminuição
do pH da água da chuva para um valor igual a 5,0 (medido à temperatura de 25 ºC).
3.1. Para essa localidade determine a concentração de ácido carbónico dissolvido na água da chuva.
(A 25 ºC, Ka (H2CO3) = 4,4 * 10-7
)
3.2. Selecione a alternativa que refere as duas espécies que, na reação acima indicada, se comportam
como bases de Bronsted-Lowry.
(A) HCO3
-
(aq) e H3O+
(aq)
(B) HCO3
-
(aq) e H2CO3 (aq)
(C) H2O (ℓ) e H3O+
(aq)
(D) H2O (ℓ) e HCO3
-
(aq)
5
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Grupo V
A figura 1 apresenta o gráfico da variação no tempo das concentrações dos reagentes e dos produtos
da reação de síntese do dióxido de azoto (NO2) a partir de monóxido de azoto (NO) e oxigénio (O2), a
uma temperatura constante.
Figura 1
1. Selecione a opção que indica corretamente a equação química que traduz a reação referida e a respe-
tiva expressão da constante de equilíbrio.
(A) 2 NO (g) + O2 (g) Æ 2 NO2 (g) Kc direta =
1,42
* 1,8
0,82
(B) 2 NO (g) + O2 (g) Æ 2 NO2 (g) Kc direta =
0,82
1,4 * 1,82
(C) 2 NO (g) + O2 (g) Æ 2 NO2 (g) Kc direta =
1,42
* 1,8
0,82
(D) 2 NO (g) + O2 (g) Æ 2 NO2 (g) Kc diretaa =
0,82
1,42
* 1,8
2. Tendo em conta os valores das concentrações de reagentes e produtos apresentados no gráfico, cal-
cule o rendimento da reação.
3. Pretende-se aumentar o rendimento da reação apresentada no gráfico.
Sabendo que a reação de síntese do NO2 é endotérmica, indique, justificando, que alteração introdu-
ziria na temperatura.
4. Selecione a única alternativa que traduz como varia o número de oxidação do azoto, na transformação
da espécie NO na espécie NO2.
(A) De - 1 para - 2 (C) De + 2 para + 4
(B) De + 1 para + 2 (D) De - 2 para - 4
C/mol dm-3
2,2
1,8
1,4
0,8
A
B
C
10 t/min
6
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Grupo VI
1. Para simular o movimento do satélite recorreram a uma plataforma giratória horizontal semelhante à
representada na figura, que girava com velocidade angular constante por ação de um motor, onde
colocaram um carrinho de brincar com massa constante.
1.1. Com o objetivo de determinar o período da plataforma giratória, os alunos mediram com um cronó-
metro, em três ensaios, o tempo que a plataforma demorou a completar 5 voltas.
Os valores medidos encontram-se registados na tabela seguinte.
Ensaio Dt / s
1 7,480
2 7,485
3 7,505
Exprima o resultado da medição do período da plataforma em função do valor mais provável e da
incerteza absoluta.
1.2. Seguidamente os alunos mediram a massa de um carrinho, obtendo o valor 89,6 g.
O carrinho foi colocado sobre a plataforma, seguro por hastes metálicas para não deslizar e preso a
uma mola elástica que por sua vez estava ligada a um dinamómetro (colocado verticalmente), de
forma a permitir determinar a força que a mola exerce no carrinho.
Os alunos realizaram quatro ensaios sucessivos, procedendo de modo que o período de rotação da
plataforma giratória diminuísse. E para cada ensaio mediram o período de rotação, com o cronómetro,
e a força exercida pela mola no carrinho (força centrípeta), com o dinamómetro.
7
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Na tabela seguinte apresentam-se os valores do inverso do quadrado dos períodos medidos
1
t2
e o
módulo da força centrípeta, Fc, em cada um dos ensaios.

Ensaio
1
t2
/ s-2
Fc / N
1 0,1150 0,099
2 0,2022 0,196
3 0,2983 0,294
4 0,4151 0,393
Determine o raio da trajetória descrita pelo carrinho.
Comece por deduzir a expressão que relaciona o valor da força centrípeta com o período do
movimento.
Utilize a calculadora gráfica para determinar a equação da linha que melhor se ajusta ao conjunto de
pontos experimentais.
1.3. Atendendo aos resultados obtidos, selecione a opção que apresenta a conclusão a que os alunos deve-
riam ter chegado para a relação entre a força centrípeta e o período do movimento de um satélite.
(A) O valor da força centrípeta que atua sobre um satélite é inversamente proporcional ao período do
movimento do satélite.
(B) O valor da força centrípeta que atua sobre um satélite é inversamente proporcional ao quadrado do
período do movimento do satélite.
(C) O valor da força centrípeta que atua sobre um satélite é diretamente proporcional ao período do
movimento do satélite.
(D) O valor da força centrípeta que atua sobre um satélite é diretamente proporcional ao quadrado do
período do movimento do satélite.
8
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COTAÇÕES
Grupo I
1. 5 pontos
2. 10 pontos
3.
3.1. 5 pontos
3.2. 15 pontos
35 pontos
Grupo II
1.
1.1. 10 pontos
1.2. 5 pontos
1.3. 15 pontos
2. 15 pontos
3.
3.1. 5 pontos
3.2. 5 pontos
55 pontos
Grupo III
1.
1.1. 5 pontos
1.2. 5 pontos
2.
2.1. 5 pontos
2.2. 5 pontos
3. 5 pontos
25 pontos
Grupo IV
1. 5 pontos
2. 10 pontos
3.
3.1. 10 pontos
3.2. 5 pontos
30 pontos
Grupo V
1. 5 pontos
2. 10 pontos
3. 10 pontos
4. 5 pontos
30 pontos
Grupo VI
1.
1.1. 5 pontos
1.2. 15 pontos
1.3. 5 pontos
25 pontos
Total 200 pontos
9
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12
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Tabela Periódica
1
34
1112
1920
3738
5556
8788
21
39
57
89
22
40
72
104
23
41
73
105
24
42
74
106
25
43
75
107
26
44
76
108
27
45
77
109
28
46
78
110
29
47
79
111
30
48
80
31
49
81
32
1314
56
50
82
33
15
7
51
83
5859606162636465666768697071
90919293949510210396979899100101
34
16
8
52
84
35
17
9
53
85
36
18
10
2
54
86
112
LANTANÍDEOS
N.°atómico
Nome
Massaatómica
relativa
Símboloquímico
ACTINÍDEOS
1
Grupos
23456789101112131415161718
1
H
LiBe
NaMg
KCa
RbSr
CsBa
FrRa
Sc
Y
La
Ac
Ti
Zr
Hf
Rf
V
Nb
Ta
Db
CePr
ThPa
NdPm
UNp
SmEu
PuAm
GdTb
CmBk
DyHo
CfEs
ErTm
FmMd
YbLu
NoLr
Cr
Mo
W
Sg
Mn
Tc
Re
B
Fe
Ru
Os
Hs
Co
Rh
Ir
Mt
Ni
Pd
Pt
Ds
Cu
Ag
Au
Zn
Cd
Hg
Ga
In
BCNOF
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
AsSeBr
Si
Ge
SbTeISn
BiPoAtPb
PSCLAL
TL
Rg
H
Cn
Hidrogénio
LítioBerílio
SódioMagnésio
PotássioCálcioEscândio
Ítrio
Lantânio
Actínio
Titânio
Zircónio
Háfnio
Rutherfórdio
Cério
Tório
Praseodímio
Protactínio
Neodímio
Urânio
Promécio
Neptúnio
Samário
Plutónio
Európio
Amerício
Gadolínio
Cúrio
Térbio
Berquélio
Disprósio
Califórnio
Hólmio
Einstéinio
Érbio
Férmio
Túlio
Mendelévio
Itérbio
Nobélio
Lutécio
Laurêncio
Vanádio
Nióbio
Tântalo
Dúbnio
Crómio
Molibdénio
Tungsténio
Seabórguio
Manganésio
Tecnécio
Rénio
Bório
Ferro
Ruténio
Ósmio
Hássio
Cobalto
Ródio
Irídio
Meitnério
Níquel
Palácio
Platina
Darmastádio
Cobre
Prata
Ouro
ZincoGálio
Índio
Tálio
Alumínio
Boro
Germânio
Estanho
Chumbo
Silício
Carbono
Arsénio
Antimónio
Bismuto
Fósforo
Azoto
Selénio
Telurio
Polónio
Enxofre
Oxigénio
Bromo
Iodo
Astato
Cloro
Flúor
Krípton
Xénon
Rádon
Árgon
Néon
Hélio
Cádmio
Mercúrio
Roentgénio
RubídioEstrôncio
CésioBário
FrâncioRádio
Hidrogénio
Copernício
1,01
6,949,01
22,9924,31
39,1040,08
85,4787,62
132,91137,33
26,98
69,72
114,82
204,38
12,01
28,09
72,64
118,71
207,2
14,01
30,97
121,76
208,98
15,99
32,07
78,96
127,60
(209)
19,00
35,45
79,90
126,90
(210)
20,18
4,00
39,95
83,80
131,29
(222)
(223)(226)
10,81
74,9244,96
88,91
138,91
(227)
47,87
91,22
178,49
(261)
50,94
92,91
180,95
(262)
52,00
95,94
183,84
(266)
54,94
(98)
186,21
(264)
55,85
101,07
190,23
(277)
58,93
102,91
192,22
(268)
58,69
106,42
195,08
(271)
63,55
107,87
196,97
65,41
112,41
200,59
140,12140,91173,04174,97144,24(145)150,36151,97157,25158,93162,50164,93167,26168,93
232,04231,04(259)(262)238,03(237)(244)(243)(247)(247)(251)(252)(257)(258)
(272)
111
Roentgénio
(272)(277)
1,01

GRUPO I
1. (A)
2. As duas principais características são:
– emissão de radiação pela superfície terrestre –
mantém uma condição de equilíbrio, conhecido
como equilíbrio térmico da Terra, que é responsável
pela temperatura constante da mesma.
– efeito de estufa – garante uma temperatura que
permite a existência de vida na Terra tal como a
conhecemos.
3.
3.1. (C)
3.2. V = 200 dm3

r =
m
v
§ m = r * v § m = 200 kg
Q = mcDT § Q = 200 * 4,18 * 103
* 40
Q = 3,34 * 107
J
h =
Eútil
Efornecida
* 100 § 0,30 =
3,34 * 107
Efornecida
§
§ Efornecida = 1,11 * 108
P =
E
Dt
§ 414 =
E
8 * 3600
§
§ E = 1,19 * 107
J m-2
Área =
1,11 * 108
1,19 * 107
§ Área = 9,35 m2
GRUPO II
1.
1.1. Como só atuam forças conservativas (força gravítica
e reação normal):
DEm = 0
EmA = EmB ´ EcA + EpA = EcB + EpB §
§ 5 + 20 =
1
2
mv2
f + 0 § vf = 22,4 m s-1

w (
•
Fr) = DEc
w (
•
Fr) =
1
2
m (vf
2
- v i
2
)§ w (
•
Fr) = 20 J
1.2. (B)
1.3. Fa = 0,20 * mg § Fa = 0,20 N
Fa = m * a § 0,20 = 0,100 * a § a = 2,0 m s-2

v = v0 + at § 0 = 22,4 - 2,0t § t = 11,2s

x = x0 + v0t +
1
2
at2
§ x - x0 = 22,4t - t2
§
§ x - x0 = 125 m
2. – O material para o núcleo deverá ser o Y e para o
revestimento o X.
– Nas fibras óticas ocorre o fenómeno de reflexão
total.
– O fenómeno da reflexão total ocorre quando o
índice de refração do núcleo é elevado e superior ao
do revestimento e quando o ângulo segundo o qual
a luz incide na superfície de separação núcleo
‑revestimento é superior ao ângulo crítico.
3.
3.1. (A)
3.2. (C)
GRUPO III
1.
1.1. (A)
1.2. (D)
2.
2.1. (A)
2.2. (B)
3. (D)
13
Proposta de Resolução aFísica e Química 11A
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GRUPO IV
1. (C)
2. ppmV (CO2) =
VCO2
Var
* 106
§ 370 =
VCO2
100
* 106´
§ VCO2
= 0,0370 dm3
Vm =
V
n
§ 22,4 =
0,0370
n
§ n = 1,65 * 10-3
mol
3.
3.1. [H3O+
] = 1,0 * 10-5
mol dm-3

Ka =
[HCO3
-
] * [H3O+
]
[H2CO3]
§

§ Ka =
(1,0 * 10-5
)2
[H2CO2]
§ [H2CO3] =
(1,0 * 10-5
)2
4,4 * 10-7
§
§ [H2CO3] = 2,3 * 10-4
mol dm-3
3.2. (D)
GRUPO V
1. (D)
2. Considerando como reagente limitante o NO:
Em 1 dm3
,

m(NO)
2
=
m(NO2)
2
§ m(NO2) = 2,2 mol
h =
hobtido
hteórico
* 100 § h =
0,8
2,2
* 100 §
§ h = 36,4%
3. Aumento da temperatura – de acordo com o princí-
pio de Le Chatelier, tratando-se de uma reação
endotérmica, um aumento da temperatura favorece
a reação no sentido direto (aumento do
rendimento).
4. (C)
GRUPO VI
1.
1.1. T1 =
7,480
5
= 1,496 s
T2 =
7,485
5
= 1,497 s
T3 =
7,505
5
= 1,501 s
T =
1,496 + 1,497 + 1,501
3
= 1,498 s
o1,498 - 1,496l = 0,002 s
o1,498 - 1,497l = 0,001 s
o1,498 - 1,501l = 0,003 s
T
w
= 1,498 s ± 0,003 s
1.2. Fc = m
v2
r
§ Fc = m w22
r § Fc =
m4 p2
r
T2
Declive da reta = m 4 p2
r
Utilizando a calculadora gráfica para traçar o gráfico,
Fc = f
( 1
T2 )obtém-se uma reta de declive 0,979.
m 4 p2
r = 0,979 § r =
0,979
m4 p2 § r = 0,277 m
1.3 (B)
14
Proposta de Resolução aFísica e Química 11A
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