Brasile 2006

1. (exclusiva da 1a série) Um fato bastante comum no cotidiano das pessoas que possuem carros quando vão a um posto de combustível, é calibrar os pneus do seu carro, sem se dar conta da unidade utilizada nos medidores de pressão. Na maioria das vezes, utiliza-se 30psi (libras-força/polegada quadrada), referente a uma unidade técnica inglesa. Sabendo-se que 1 polegada vale $2,5\text{cm}$ e 1 libra-força vale $5,0\text{N}$, quanto vale essa pressão em ${\text{N/m}}^2$? a) $3,0\times 10^5$ b) $2,4\times 10^5$ c) $4,8\times 10^5$ d) $2,0\times 10^5$ e) $2,4\times 10^6$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

1. Un fatto molto comune nella vita quotidiana delle persone che possiedono auto quando vanno a un’edificio. il punto di combustibile è di calibrare i pneumatici della propria auto, senza tenere conto dell’unità utilizzata nei metrici di

• La pressione. Per la maggior parte delle volte, si utilizza 30psi (libbre-forza/pollina quadrata), per un’unità tecnica Inglese. Sapendo che 1 pollice è $2,5\text{cm}$ e 1 libbra di forza è $5,0\text{N}$, quanto vale questa pressione in ${\text{N/m}}^2$? a) $3,0\times 10^5$ b) $2,4\times 10^5$ c) $4,8\times 10^5$ d) $2,0\times 10^5$ e) $2,4\times 10^6$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

1. (First grade exclusive) A very common occurrence in the everyday lives of people who own cars when they go to a The fuel tank is to calibrate the tyres of your car without taking into account the unit used in the meters pressure. Most often 30psi (pound force/square pound) is used for a technical unit English. Since 1 inch is $2,5\text{cm}$ and 1 pound-force is $5,0\text{N}$, what is that pressure in ${\text{N/m}}^2$? a) $3,0\times 10^5$ b) $2,4\times 10^5$ c) $4,8\times 10^5$ d) $2,0\times 10^5$ e) $2,4\times 10^6$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

2. (exclusiva da 1a série) Diariamente centenas de pessoas viajam de João Pessoa para Recife, percorrendo aquele trecho no intervalo de tempo médio de 2h. Sabendo-se que a distância entre as duas cidades é de aproximadamente $120\text{km}$, um ônibus partiu de João Pessoa às 18h com destino a Recife, chegando às 20h do mesmo dia. No entanto, esse ônibus fez três paradas de 10 minutos cada, durante a viagem. Pode-se dizer que o módulo da sua velocidade média, em km/h, durante todo o trajeto foi de: a) 60,0 b) 80,0 c) 48,0 d) 40,0 e) 50,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

2. Ogni giorno centinaia di persone viaggiano da Giovanni a Recife, percorrendo quel tratti nell’intervallo di tempo medio di 2 ore. Sapendo che la distanza tra le due città è di circa $120\text{km}$, um ônibus partiu de João Pessoa às 18h com destino a Recife, chegando às 20h do mesmo dia. Tuttavia, Questo autobus ha fatto tre fermate di 10 minuti ciascuna durante il viaggio. Si può dire che il modulo della sua velocità media, in km/h, per tutto il percorso è stata di: a) 60,0 b) 80,0 c) 48,0 d) 40,0 e) 50,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

2. (first-grade exclusive) Every day hundreds of people travel from João Pessoa to Recife, crossing that the average time interval of 2 hours. Since the distance between the two cities is approximately $120\text{km}$, um ônibus partiu de João Pessoa às 18h com destino a Recife, chegando às 20h do mesmo dia. However, This bus made three 10-minute stops each during the trip. You could say that the module of its speed average, in km/h, over the whole journey was: a) 60,0 b) 80,0 c) 48,0 d) 40,0 e) 50,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

3. (exclusiva da 1a série) Dois carros A e B, considerados pontos materiais, partem simultaneamente do repouso separados por uma distância de $300\text{m}$, indo um de encontro ao outro. O carro A, que se desloca para direita, tem aceleração de módulo constante e igual a $2,0{\text{m/s}}^2$ e o carro B, que se desloca para a esquerda, também possui uma aceleração de módulo constante e igual a $4,0{\text{m/s}}^2$. A partir desses valores determine o menor tempo, em segundos, que os carros levam para cruzar um com o outro, considerando que os mesmos deslocam-se em linha reta. a) 5,0 b) 10,0 c) 20,0 d) 1,0 e) 3,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

3. (esclusiva della prima serie) Due carrozzine A e B, considerate punti materiali, partono simultaneamente dal riposo separati da una distanza di $300\text{m}$, in un’incontro tra loro. La macchina A, che si sposta a destra, ha l’accelerazione modulo costante è pari a $2,0{\text{m/s}}^2$ e la vettura B, che si sposta a sinistra, ha anche un l’accelerazione modulare costante è pari a $4,0{\text{m/s}}^2$. Da questi valori si determina il tempo più breve, in secondi, che le auto si conducono per incrociare l’una l’altra, considerando che si muovono in linea retta. a) 5,0 b) 10,0 c) 20,0 d) 1,0 e) 3,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

3. (excluding 1st series) Two cars A and B, considered material, shall leave the resting place simultaneously separated by a distance of $300\text{m}$, facing each other. Car A, which moves to the right, has The vehicle is equipped with a constant module acceleration equal to $2,0{\text{m/s}}^2$ and the car B, which moves to the left, also has a a constant module acceleration equal to $4,0{\text{m/s}}^2$. From these values, you determine the shortest time in seconds, The carriage is a carriage that carries the carriage to cross each other, assuming that the carriage is moving in a straight line. a) 5,0 b) 10,0 c) 20,0 d) 1,0 e) 3,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. (exclusiva da 1a série) Na intenção de analisar os vetores velocidade e aceleração, atuantes sobre um corpo em movimento, um professor de Física durante suas aulas indaga seus alunos a respeito do movimento vertical de uma LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO:

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. (esclusiva della prima serie) Per analizzare i vettori di velocità e di accelerazione, che operano su un corpo in Il movimento, un insegnante di fisica durante le lezioni chiede ai suoi studenti il movimento verticale di una Leggi attentamente le istruzioni qui sotto:

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. (exclusive of the 1st series) In order to analyse the speed and acceleration vectors acting on a body in In the case of a physics teacher, during his lessons, he asks his students about the vertical movement of a Please read the instructions below carefully:

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

vinte e cinco questões

1. Esta prova destina-se exclusivamente a alunos das 1a e 2a séries do ensino médio. Ela contém vinte e cinco questões.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

Il programma di ricerca è stato sviluppato in modo da migliorare la qualità delle risorse proprie.

1. Questo test è rivolto esclusivamente agli studenti della prima e della seconda scuola. Contiene 25 domande.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

twenty-five questions

1. This exam is intended exclusively for students in the 1st and 2nd years of high school. It contains twenty-five questions.

2. Os alunos da 1a série devem escolher livremente vinte questões para resolver.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

2. I studenti della prima elementare devono scegliere liberamente 20 domande da risolvere.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

2. First-graders must choose 20 questions to solve freely.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

04 e 05

3. Os alunos da 2a série devem responder vinte questões, excetuando as questões 01, 02, 03, 04 e 05.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

04 e 05

3. I studenti della seconda elementare devono rispondere a venti domande, tranne le domande 01, 02, 03, 04 e 05.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

04 e 05

3. Second-graders must answer 20 questions, except for questions 01, 02, 03, 04 e 05.

Topic: Mathematics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. Cada questão contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. Ogni domanda contiene cinque alternative, di cui solo una è corretta.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

4. Each question contains five alternatives, of which only one is correct.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

5. A alternativa julgada correta deve ser assinalada na Folha de Respostas.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

5. L’alternativa ritenuta corretta deve essere indicata nella scheda delle risposte.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

5. The alternative considered correct should be indicated in the Answer Sheet.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

caderno

6. A Folha de Respostas com a identificação do aluno encontra-se na última página deste caderno.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Impulse-Momentum Theorem, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

carto

6. La scheda di risposte con l’identificazione del studente si trova all’ultima pagina di questo

• Il libretto.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Impulse-Momentum Theorem, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

answer sheet

6. The Answer Sheet with the student’s identification is located on the last page of this booklet.

mínimo, noventa minutos

7. A duração desta prova é de quatro horas, devendo o aluno permanecer na sala por, no mínimo, noventa minutos.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

minimo, 90 minuti

7. La durata di questo esame è di quattro ore e gli studenti devono rimanere in sala per

• Minimo, 90 minuti.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

The following information shall be provided:

7. The duration of this test is four hours and the student must remain in the room for at least one week. At least 90 minutes.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2

8. É vedado o uso de quaisquer tipos de calculadoras e telefones celulares.

Dados: aceleração da gravidade na superfície da terra $10{\text{m/s}}^2$; densidade da água $10^3{\text{kg/m}}^3$; velocidade da luz no vácuo $3\times 10^8\text{m/s}$; $\text{sen}30^{\circ }=0,5$; $\cos 30^{\circ }=0,8$; $\sqrt{2}=1,4$; $\pi =3$ bola para cima, lançada a partir de sua mão. Segundo ele, ao chegar ao ponto mais alto de sua trajetória, podemos afirmar acertadamente que:

• A. A velocidade da bola é nula a aceleração da bola é nula;
• B. A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para cima;
• C. A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para baixo;
• D. A velocidade da bola é nula, e a aceleração da bola é vertical e para baixo.
• E. A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é nula.

5. (exclusiva da 1a série) Durante as aulas sobre queda dos corpos, a professora de Física usando um tubo de Newton, sugeriu que um dos alunos realizasse a experiência com e sem ar dentro do tubo. Inicialmente, ela inverteu o tubo e verificou que os corpos (bolinha de chumbo e pena de ave) caíram em tempos diferentes. Em seguida, retirando o ar de dentro do tubo, inverteu novamente e verificou que os corpos caíram em tempos iguais. Porém, antes da experiência, anotou no quadro cinco possíveis respostas, para que os alunos escolhessem àquela que deverá melhor descrever a situação. Identifique-a:

• A. A bolinha de chumbo chegará primeiro, na primeira experiência, pois os corpos mais pesados caem mais rápido.
• B. A pena de ave chegará depois da bolinha, na primeira experiência, pois os corpos mais leves caem mais lentamente. c) Os corpos cairão juntos, na segunda experiência, pois a retirada do ar anulará a ação da gravidade sobre eles. d) A bolinha de chumbo e a pena de ave chegarão juntos nas experiências realizadas, independentes de suas massas. e) Independente de suas massas e livre da resistência do ar, na segunda experiência, os corpos cairão juntos.

6. Um professor de Física, fanático por futebol, propôs aos seus alunos o seguinte problema: Na cobrança de uma falta, durante um jogo de futebol local, a bola foi chutada a uma distância de $30\text{m}$ do gol, com uma velocidade de $108\text{km/h}$, vetorialmente constante. Considerando-se que o tempo que o goleiro leva para se jogar e cair do lado direito da trave, evitando o gol, é o mesmo tempo que um objeto leva para atingir o chão quando solto do repouso de uma altura h. Desprezando-se todas as formas de atritos, determine essa altura em metros: a) 5 b) 10 c) 2,5 d) 20 e) 50

7. Durante o campeonato brasileiro de futebol, um jogador de um determinado time ao cobrar uma falta com barreira, chutou a bola que se encontrava em repouso no solo com velocidade inicial de módulo $15,0\text{m/s}$, fazendo um ângulo $\theta$ com a horizontal. A bola descreveu uma parábola, vencendo a barreira, mas foi interceptada pelo goleiro, situado a $18,0\text{m}$ da posição inicial da bola. A partir desse contexto, determine a altura em que estava a bola quando foi interceptada. Para isso, despreze a resistência do ar e considere $\text{sen}\theta =0,6$ e $\cos \theta =0,8$. a) 4,05m b) 2,25m c) 3,0m d) 1,25m e) 3,25m

8. Um corpo maciço descreve um movimento circular uniformemente variado, sobre uma mesa horizontal e preso por um fio inextensível. Inicialmente em $t=0\text{s}$, sua velocidade escalar vale $3,0\text{m/s}$ e após 2s sua velocidade passa a valer $4,0\text{m/s}$. Desprezando todos os atritos, determine o módulo de sua aceleração vetorial no tempo $t=2\text{s}$, sabendo-se que o corpo gasta 8s para dar uma volta completa. a) $2,5{\text{m/s}}^2$ b) $0,5{\text{m/s}}^2$ c) $1,0{\text{m/s}}^2$ d) $2,0{\text{m/s}}^2$ e) $4,0{\text{m/s}}^2$

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Energy Conservation Method Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Ball, Tube, Projectile, String Fonte: Testo (PDF) — p.2

8. È vietato l’uso di qualsiasi tipo di calcolatore e di cellulare.

Data: accelerazione della gravità sulla superficie terrestre $10{\text{m/s}}^2$; densità dell’acqua $10^3{\text{kg/m}}^3$; La velocità della luce nel vuoto $3\times 10^8\text{m/s}$; $\text{sen}30^{\circ }=0,5$; $\cos 30^{\circ }=0,8$; $\sqrt{2}=1,4$; $\pi =3$ palla in alto, lanciata dalla sua mano. Secondo lui, raggiungendo il punto più alto della sua trajectoria, possiamo affermare con precisione che:

• A. La velocità della palla è zero l’accelerazione della palla è zero;
• B. La velocità della palla è massima, e l’accelerazione della palla è verticale e verso l’alto;
• C. La velocità della palla è massima e l’accelerazione della palla è verticale e verso il basso; La velocità della palla è zero, e l’accelerazione della palla è verticale e verso il basso. La velocità della palla è massima e l’accelerazione della palla è zero.

5. Durante le lezioni di caduta dei corpi, la professoressa di fisica usa un tubo di Newton, ha suggerito a uno degli studenti di fare l’esperimento con e senza aria all’interno del tubo. Inizialmente, ha investito Il tubo e verificato che i corpi (bolla di piombo e pena di uccello) sono caduti in tempi diversi. Poi, E poi, tirando fuori l’aria dall’interno del tubo, ha riversato e ha verificato che i corpi sono caduti nello stesso tempo. Ma… Prima dell’esperienza, ha annotato in tabella cinque possibili risposte, in modo che gli studenti possano scegliere quella che dovrebbe essere meglio descrivere la situazione. Identifica: Il piombo arrivera’ prima nel primo esperimento, perché i corpi più pesanti cadono più velocemente. La pena di uccello arriverà dopo la polpa, nel primo esperimento, perché i corpi più leggeri cadono più spesso.

• Lento. c) I corpi cadranno insieme nel secondo esperimento, perché il ritiro dell’aria annulla l’azione della gravità su di loro. d) Il piombo e la piuma di uccello arriveranno insieme negli esperimenti effettuati, indipendentemente dalle loro masse. e) Indipendentemente dalle masse e senza resistenza dell’aria, nel secondo esperimento, i corpi cadranno insieme.

6. Un professore di fisica, fanatico del calcio, ha proposto ai suoi studenti il seguente problema: Per una mancata ricompensa, durante una partita di calcio locale, la palla è stata calpestata a $30\text{m}$ dal gol, con una velocità $108\text{km/h}$, vetoricamente costante. Considerando che il tempo che il golatore deve passare per giocare E cadere sul lato destro della trave, evitando il gol, è lo stesso tempo che un oggetto deve impiegare per raggiungere il suolo quando libero dal riposo di un’altezza h. Scommettiamo ogni forma di scontro, determinando questa altezza in metri: a) 5 b) 10 c) 2,5 d) 20 e) 50

7. Durante il campionato brasiliano di calcio, un giocatore di una determinata squadra, mentre si ricarica un fallimento con Barriera, ha calpestato la palla che si trovava a riposo sul suolo con velocità iniziale modulo $15,0\text{m/s}$, facendo un angolo $\theta$ con la linea orizzontale. La palla ha descritto una parabola, superando la barriera, ma è stata intercettata dal un golatore situato $18,0\text{m}$ dalla posizione iniziale della palla. Da questo contesto, determina l’altezza della palla. quando è stata intercettata. Per questo, disprezza la resistenza all’aria e considera $\text{sen}\theta =0,6$ e $\cos \theta =0,8$. a) 4,05m b) 2,25m c) 3,0m d) 1,25m e) 3,25m

8. Un corpo massiccio descrive un movimento circolare uniformemente variabile, su un tavolo orizzontale e bloccato per un filo estensibile. Inizialmente a $t=0\text{s}$, la sua velocità di scalazione è $3,0\text{m/s}$ e dopo 2 secondi passa a valore $4,0\text{m/s}$. Sulla base di un’ottica di accelerazione, il modulo di accelerazione vetorale è determinato nel tempo $t=2\text{s}$. sapendo che il corpo spende 8 secondi per fare un giro completo. a) $2,5{\text{m/s}}^2$ b) $0,5{\text{m/s}}^2$ c) $1,0{\text{m/s}}^2$ d) $2,0{\text{m/s}}^2$ e) $4,0{\text{m/s}}^2$

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Energy Conservation Method Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Ball, Tube, Projectile, String Fonte: Testo (PDF) — p.2

8. The use of any kind of calculator and mobile phone is prohibited.

Data: gravity acceleration at the earth’s surface $10{\text{m/s}}^2$; water density $10^3{\text{kg/m}}^3$; velocidade da luz no vácuo $3\times 10^8\text{m/s}$; $\text{sen}30^{\circ }=0,5$; $\cos 30^{\circ }=0,8$; $\sqrt{2}=1,4$; $\pi =3$ ball up, thrown from his hand. He said that by reaching the highest point of its trajectory, we can to state correctly that:

• A. The speed of the ball is zero the acceleration of the ball is zero;
• B. The speed of the ball is maximum, and the acceleration of the ball is vertical and upwards;
• C. The speed of the ball is maximum, and the acceleration of the ball is vertical and downward;
• D. A velocidade da bola é nula, e a aceleração da bola é vertical e para baixo.
• E. A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é nula.

5. During the fall body class, the physics teacher using a tube of Newton suggested that one of the students run the experiment with and without air inside the tube. At first, she flipped The tube and checked that the bodies (lead bag and bird feathers) fell at different times. Then, He pulled the air out of the tube, reversed it again and found that the bodies had fallen at the same time. But, Before the experiment, he wrote down five possible answers in the table so that students could choose the one they should I’d better describe the situation. Identify her .

• A. A bolinha de chumbo chegará primeiro, na primeira experiência, pois os corpos mais pesados caem mais rápido.
• B. A pena de ave chegará depois da bolinha, na primeira experiência, pois os corpos mais leves caem mais Slowly. (c) The bodies will fall together in the second experiment, because the removal of air will cancel out the action of gravity on them. (d) The lead ball and the bird feather will come together in the experiments carried out, regardless of their masses. e) Regardless of their masses and free of air resistance, in the second experiment, the bodies will fall together.

6. A football fanatic physics teacher proposed the following problem to his students: In the charge of a foul, during a local football match, the ball was kicked at a distance of $30\text{m}$ from the goal, with a speed of $108\text{km/h}$, vectorally constant. Considering the time the goalkeeper takes to play And falling from the right side of the barrel, avoiding the goal, is the same time it takes an object to hit the ground when Release from the rest of a height h. Disregarding all forms of friction, determine this height in meters: a) 5 b) 10 c) 2,5 d) 20 e) 50

7. During the Brazilian football championship, a player of a certain team while charging a foul with barrier, kicked the ball that was resting on the ground at initial module speed $15,0\text{m/s}$, making a $\theta$ angle with the horizontal. The ball described a parable, overcoming the barrier, but was intercepted by the goalkeeper, located $18,0\text{m}$ from the starting position of the ball. From that context, determine the height at which the ball was when she was intercepted. For this, disregard the air resistance and consider $\text{sen}\theta =0,6$ and $\cos \theta =0,8$. a) 4,05m b) 2,25m c) 3,0m d) 1,25m e) 3,25m

8. A massive body describes a uniformly varying circular motion, over a horizontal, attached table by an unbreakable thread. Initially at $t=0\text{s}$, its escalating speed is $3,0\text{m/s}$ and after 2 seconds its speed passes the value of $4,0\text{m/s}$. Disregarding all friction, determine the modulus of its vector acceleration in time $t=2\text{s}$, You know, the body spends 8 seconds to make a full lap. a) $2,5{\text{m/s}}^2$ b) $0,5{\text{m/s}}^2$ c) $1,0{\text{m/s}}^2$ d) $2,0{\text{m/s}}^2$ e) $4,0{\text{m/s}}^2$

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Energy Conservation Method Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Ball, Tube, Projectile, String Fonte: Testo (PDF) — p.2

9. Um dos maiores riscos à segurança da aeronave e de seus tripulantes e passageiros, refere-se a colisão entre aviões e aves. A maior parte das colisões ocorre na decolagem, um dos momentos mais sensíveis do voo, em que a aeronave necessita de muita potência e velocidade. Considere uma colisão entre um urubu e o para-brisa de um Boeing 747, com ambos em movimentos de sentidos opostos. Baseando-se nas leis de Newton, é correto afirmar que: a) o módulo da força aplicada pelo avião sobre o urubu é maior do que o módulo da força aplicada pelo urubu sobre o avião;

• B. as forças de ação e reação são iguais apenas em direção, porem diferentes em módulos;
• C. as forças de ação e reação apresentam iguais intensidades; no entanto, a desaceleração sofrida pelo urubu é maior após o choque devido a sua pequena massa em relação ao avião; d) esse exemplo é típico da primeira lei de Newton, mostrando que as forças de ação e reação não se anulam, mas se equilibram; e) após a colisão o urubu sofrerá uma aceleração menor, comparada com a aceleração do avião, pois a sua massa é menor.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

9. Un dei maggiori rischi per la sicurezza dell’aeromobile e dei suoi membri e passeggeri è quello di colpire aerei e uccelli. La maggior parte degli incidenti si verifica durante il decollo, uno dei momenti più sensibili del volo, in cui la Un aereo ha bisogno di molta potenza e velocità. Considerate un collasso tra un urbo e il parabrezza di un Boeing 747, entrambi in movimento in senso opposto. Sulla base delle leggi di Newton, è corretto affermare che: a) il modulo di forza applicato dall’aereo sul rubo è superiore al modulo di forza applicato dal rubo sul l’aereo;

• B. le forze di azione e di reazione sono uguali solo nella direzione, ma differiscono in moduli;
• C. le forze di azione e di reazione presentano uguali intensità; tuttavia, la rallentamento subito dal urbo è maggiore dopo l’impatto dovuto alla sua piccola massa rispetto all’aereo; d) questo esempio è tipico della prima legge di Newton, che mostra che le forze di azione e reazione non si annullano, ma che se si equilibrano; (e) dopo l’incidente l’urbo subirà un’accelerazione minore rispetto all’accelerazione dell’aereo, poiché la sua massa è minore.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

9. One of the biggest risks to the safety of the aircraft and its crew and passengers is the collision between planes and birds. Most collisions occur at take-off, one of the most sensitive moments of the flight, when the aircraft needs a lot of power and speed. Consider a collision between a rooster and the windshield of a Boeing 747, with both moving in opposite directions. Based on Newton’s laws, it is correct to say which: (a) the force modulus applied by the aeroplane to the rudder is greater than the force modulus applied by the rudder to the rudder; the aircraft;

• B. the action and reaction forces are equal only in direction but differ in modules;
• C. the action and reaction forces are of equal intensity; however, the deceleration suffered by the worm is greater after impact due to its small mass relative to the aeroplane; (d) this example is typical of Newton’s first law, showing that the forces of action and reaction do not cancel each other out, but they are balanced; (e) after the collision the rooster will experience a lower acceleration than the acceleration of the aeroplane, as its mass is The minor.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

10. “Começa a valer a obrigatoriedade de airbag para carros novos, ou seja, a partir de agora, todos os veículos devem sair de fábrica com esses itens, garante o governo” (http://g1.globo.com/carros/noticia/). Ao ouvir esta notícia, o professor Physicson deu a seguinte explicação em sala de aula para os seus alunos: “O airbag é constituído por um saco de material plástico que ao se inflar rapidamente, no momento em que ocorre uma forte desaceleração do veículo, interpõe-se entre o motorista/passageiro e a estrutura rígida do veículo, amenizando assim o mútuo impacto”. De posse dessas informações, julgue os itens a seguir, verificando aquele que apresenta informação correta: a) Uma das vantagens do “air-bag” durante a colisão é aumentar o tempo de contato entre o rosto do motorista e a estrutura rígida do automóvel, diminuindo assim, o impacto. b) A colisão de um motorista contra o “air-bag” tem uma duração menor do que a colisão de outro motorista diretamente contra a estrutura do veículo. c) O impulso exercido pela estrutura do veículo sobre o motorista não é igual à variação da quantidade de movimento do motorista. d) A variação da quantidade de movimento do motorista do veículo é diferente, em uma colisão, com ou sem a proteção do “air-bag”. e) A variação da quantidade de movimento do motorista é igual à variação da quantidade de movimento do veículo.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Impulse-Momentum Theorem, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4

10. «Da ora in poi diventa obbligatorio l’uso dell’airbag nei nuovi veicoli, ossia da ora in poi tutti i veicoli devono uscire dalle fabbriche con questi dispositivi, garantisce il governo» (http://g1.globo.com/carros/noticia/). Al sentire questa notizia, il professore Physicson ha dato in classe la seguente spiegazione ai suoi studenti: «L’airbag è costituito da un sacchetto di materiale plastico che, quando si gonfia rapidamente nel momento in cui avviene una forte decelerazione del veicolo, si interpone tra il guidatore/passeggero e la struttura rigida del veicolo, attenuando così l’impatto reciproco».

In base a queste informazioni, valutare i seguenti punti, identificando quello che contiene un’informazione corretta: a) Una delle vantaggi dell’airbag durante l’impatto è aumentare il tempo di contatto tra il volto del guidatore e la struttura rigida dell’automobile, riducendo così l’impatto. b) L’impatto del guidatore contro l’airbag dura meno rispetto all’impatto di un altro guidatore direttamente contro la struttura del veicolo. c) L’impulso esercitato dalla struttura del veicolo sul guidatore non è uguale alla variazione della quantità di moto del guidatore. d) La variazione della quantità di moto del guidatore durante un impatto è diversa, con o senza la protezione dell’airbag. e) La variazione della quantità di moto del guidatore è uguale alla variazione della quantità di moto del veicolo.

10. “The mandatory use of airbags for new cars begins, meaning from now on all vehicles must leave the factory equipped with these devices,” announced the government (http://g1.globo.com/carros/noticia/).). Upon hearing this news, Professor Physicson gave the following explanation in class to his students: “The airbag consists of a plastic bag that rapidly inflates at the moment of strong deceleration of the vehicle, interposing itself between the driver/passenger and the rigid structure of the car, thus reducing the mutual impact.”

Based on this information, evaluate the following items and identify which one presents correct information:

a) One of the advantages of the “airbag” during a collision is increasing the contact time between the driver’s face and the rigid structure of the car, thereby reducing the impact. b) The collision of a driver against the “airbag” lasts less than the collision of another driver directly against the vehicle’s structure. c) The impulse exerted by the vehicle’s structure on the driver is not equal to the change in momentum of the driver. d) The change in momentum of the vehicle’s driver is different, depending on whether or not there is airbag protection during a collision. e) The change in momentum of the driver is equal to the change in momentum of the vehicle.

11. Após explicar sobre as leis de Newton, o professor sugeriu a seguinte questão: Na situação apresentada na figura a seguir desconsidere os efeitos do atrito entre os barcos e a água. Estando todas as partes em repouso no início, um garoto puxa com sua mão uma corda que está amarrada ao outro barco. Considere que o barco vazio (B) tenha a metade da massa do barco mais a pessoa que formam o conjunto (A). Assinale a proposição CORRETA.

• A. Após o garoto puxar da corda, o módulo da velocidade de B será o dobro do módulo da velocidade de A.
• B. Após o garoto puxar a corda, ambos os barcos se moverão com a mesma velocidade.
• C. É impossível fazer qualquer afirmação sobre as velocidades das partes do sistema ao se iniciar o movimento.
• D. Após o puxar da corda, as forças aplicadas em ambos os barcos são iguais em módulo, direção e mesmo sentido.
• E. Ao se iniciar o movimento, a energia cinética de A é sempre igual à energia cinética de B.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.4

11. Dopo aver spiegato le leggi di Newton, il professor ha suggerito la seguente domanda: La figura seguente non considera gli effetti dello scosciamento tra le barche e l’acqua. In quanto tutte le parti sono in riposo nel Inizialmente, un ragazzo tira con la mano una corda che è legata all’altra barca. Considera che la barca è vuota (B) ha la metà della massa della barca più la persona che compone il gruppo (A). Segna la proposizione RIGHT. Dopo che il bambino ha tirato la corda, il modulo di velocità di B sarà doppio del modulo di velocità di A. Dopo che il ragazzo tira la corda, le barche si muovono alla stessa velocità.

• C. Non è possibile affermare le velocità delle parti del sistema quando si inizia il movimento.
• D. Dopo il tirare la corda, le forze applicate a entrambe le barche sono uguali in modulo, direzione e direzione. Quando si inizia un movimento, l’energia cinetica di A è sempre uguale all’energia cinetica di B.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.4

11. After explaining Newton’s laws, the professor suggested the following question: The following figure disregards the effects of friction between boats and water. All parties are at rest in the At first, a boy pulls a rope that is tied to the other boat. Consider that the empty boat (B) have half the mass of the boat plus the person forming the group (A). Sign the correct sentence. After the boy pulls the rope, the speed module of B will be twice the speed module of A. After the boy pulls the rope, both boats will move at the same speed.

• C. It is impossible to make any statement about the speed of the parts of the system when the movement is initiated.
• D. After pulling the rope, the forces applied on both boats are the same in modulus, direction and direction. When the motion is initiated, the kinetic energy of A is always equal to the kinetic energy of B.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.4

12. O professor de Física leva para sala de aula um plano inclinado rugoso, conforme a figura abaixo. Após colocar o bloco sobre o plano inclinado, graduando-o em $30^{\circ }$, ele informa os seguintes dados: Sabendo-se que existe atrito, cujo coeficiente de atrito estático vale 0,2, se o bloco em questão tem um peso de $10\text{N}$, qual será a menor força (F) aplicada sobre o bloco, representada pela seta na figura, capaz de mantê-lo em equilíbrio sobre o plano:

• A. 1,50N
• B. 4,62N
• C. 5,50N
• D. 3,40N
• E. 7,50N

13 Durante as aulas sobre as leis de Newton, em especial sobre as condições de atrito entre superfícies em contato, o professor colocou um objeto com massa de $1,0\text{kg}$ apoiado sobre uma prancha de $4,0\text{kg}$, como mostra a figura abaixo. Em seguida, o professor puxa o objeto aplicando-lhe uma força $\vec{F}$ horizontal e constante. Considerando-se que o atrito entre a prancha e a mesa seja desprezível e que os coeficientes de atrito estático e dinâmico entre o objeto e a prancha sejam iguais a 0,8 e 0,6, respectivamente, a maior aceleração que a prancha possa adquirir será de: a) $1,0{\text{m/s}}^2$

b) $1,2{\text{m/s}}^2$

c) $1,5{\text{m/s}}^2$ d) $1,6{\text{m/s}}^2$

e) $2,0{\text{m/s}}^2$

14. Ao realizar uma experiência no laboratório da escola, o professor sugere aos alunos que lancem um bloco de $1,0\text{kg}$ sobre uma mesa parcialmente lisa, de tal forma que o mesmo colida com um anteparo preso a uma mola de constante elástica $2,0\text{N/m}$, como mostra a figura abaixo. Sabendo-se que o coeficiente de atrito dinâmico entre as superfícies em contato vale 0,1, verifica-se que a compressão máxima da mola após a colisão foi de $20\text{cm}$. Dentro dessa perspectiva, os alunos concluíram que a velocidade do bloco no instante da colisão era de aproximadamente: a) 0,7m/s

• B. 1,0m/s
• C. 1,5m/s
• D. 3,8m/s
• E. 4,5m/s

15. O bloco de massa inercial repousa sobre o plano inclinado da figura abaixo. Subitamente, o professor o impulsiona, lançando-o para cima, percebendo que ele para após percorrer uma distância de $1\text{m}$. A partir deste contexto, ele solicita à turma que determine a velocidade de lançamento do bloco, em valores aproximados, sabendo-se que o coeficiente de atrito cinético entre eles vale 0,2.

• A. 1,50m/s
• B. 3,63m/s
• C. 5,50m/s
• D. 3,0m/s
• E. 7,50m/s

16. Durante as aulas sobre gravitação universal, a maioria dos professores do ensino médio relata através de uma pseudo-história que Isaac Newton teria pensado sobre essa lei no momento em que uma maçã caiu-lhe sobre a cabeça. É claro que, devido à genialidade de Newton, não foi preciso que isso acontecesse. Considerando a possibilidade de tal situação, identifique a(s) proposição(ões) correta(s): I. Como o peso da maçã é pequeno, essa situação não traria risco algum, independente da altura de onde ela caia; II. A força que a maçã exercerá na cabeça do Newton, leva em consideração a velocidade com que ela colide e o intervalo de tempo da colisão, além do seu próprio peso; III. Para esse caso, a força exercida sobre a cabeça pela maçã, depende apenas da velocidade com que ela chega. a) I b) II c) III d) I e II e) II e III

17. O professor Physicson realiza uma experiência em sala de aula usando uma balança de braços iguais, cujo modelo está representado na figura. Ele confecciona duas esferas com massa de modelar, verificando que uma delas possui volume $0,6{\text{cm}}^3$, tem massa $m_1=1,0\text{g}$ e está completamente mergulhada em água e presa, por um fio fino de volume e massa desprezível, a um dos braços da balança. Lembrando que a densidade da água vale $1,0{\text{g/cm}}^3$, então a massa $m_2$ (em gramas) da outra esfera‚ que deve ser suspensa no outro braço da balança, para mantê-la em equilíbrio é de:

• A. 0,2
• B. 0,3
• C. 0,4
• D. 0,5
• E. 0,6

18. Recentemente, todos os fãs do visionário diretor J. J. Abrams vibraram e juntaram forças para voltar à galáxia muito, muito distante, no retorno à série de ficção científica “Star Wars–O despertar da Força”. O contexto das diversas cenas, ricas em montagens computacionais, é favorável a exploração de conceitos científicos. A exemplo dessa premissa, podemos destacar a cena da explosão de uma nave espacial sendo ouvida por outras naves no vácuo do espaço sideral. Em relação a este fato é correto afirmar que:

• A. isso não corresponde à realidade, pois não é possível a propagação do som no vácuo.
• B. isso ocorre na realidade, pois o som pode se propagar no vácuo.
• C. isto ocorre na realidade, uma vez que o som se propagará junto com a imagem da explosão.
• D. é verdade, pois as ondas sonoras são ondas do tipo eletromagnéticas e não precisam de um meio para a sua propagação. e) é verdade, pois quanto menos denso for o meio, maior será a velocidade de propagação das ondas sonoras.

19. Durante uma aula sobre os fenômenos ondulatórios, o professor tecia considerações acerca de alguns deles, quando uma de suas alunas que ouvia atentamente sua explanação, fez a seguinte pergunta: “Um dos fenômenos mais elegantes que eu acho na natureza é o do arco-íris. Como se dá a sua formação, professor?”. O professor, aproveitando o ensejo, estendeu a pergunta para a classe, obtendo algumas respostas. Vejamos: I.O arco-íris com suas cores surge devido ao fenômeno da reflexão da luz nas gotículas de água suspensas na atmosfera; II.As cores são próprias das gotículas, independentes da reflexão da luz; III.O fenômeno responsável pela formação das cores chama-se dispersão da luz do sol sobre as gotículas de água. Com relação às afirmações, podemos afirmar que: a) Apenas I é correta

b) Apenas III é correta

c) I e II são corretas

d) Todas são corretas

e) II e III são corretas

20. Isaac Newton, no ano de 1672, publicou em seu livro “Óptica” uma experiência que realizou sobre a decomposição da luz. Mesmo sem considerar o modelo ondulatório, Newton mostrou que incidindo luz branca sobre dois prismas, adequadamente combinados, era possível decompor e recompor a luz branca do Sol. Considerando hoje o caráter ondulatório da luz, podemos seguramente afirmar que ondas de luz correspondentes às diferentes cores terão sempre, no vácuo, a) o mesmo comprimento de onda;

b) a mesma frequência;

c) o mesmo período; d) a mesma amplitude;

e) a mesma velocidade. 21. Thomas Young (1773–1829) ficou famoso pelo experimento da dupla fenda, no qual defendeu o comportamento ondulatório da luz, tão fortemente discutido um século antes por Isaac Newton (1643–1727), Christiaan Huygens (1629–1695), entre outros. Além de físico, T. Young era também médico, sendo um dos primeiros a descrever corretamente a anatomia do olho humano. Em um dos seus ensaios científicos, “Observations on Vision”, ele descreve o processo de formação de imagem na retina, dando ao cristalino a responsabilidade pela focalização de objetos situados à diferentes distâncias. A partir dessa perspectiva, identifique abaixo a(s) proposição(ões) correta(s): I.O cristalino é uma lente do tipo convergente; II.A imagem formada na retina, em um olho normal (emétrope) é real, invertida e menor do que o objeto focalizado; III.A hipermetropia e a presbiopia (vista cansada) corrigem-se com o uso de lentes convergentes; IV.A miopia e o astigmatismo corrigem-se com o uso de lentes divergentes e cilíndricas, respectivamente. a) Todas estão corretas;

b) I, II e III, estão corretas;

c) II, III e IV, estão corretas; d) Só a I está correta;

e) I e II estão corretas

22. Um dos alunos do professor Physicson foi ao oftalmologista. O médico o examinou, diagnosticando que o mesmo tinha uma anomalia nos olhos que o tornava míope, receitando-lhe uns óculos com quatro graus, ou seja, $V=-4$ dioptrias. Sem entender o significado da receita, o aluno procurou o professor que prontamente explicou a receita, acrescentando que os óculos deverão ter lentes corretivas do tipo…e com uma distância focal igual a…cm: a) Divergentes e 25;

b) Convergentes e 25;

c) Divergentes e – 0,5; d) Divergentes e – 40; e) Cilíndricas e 2,5.

Topic: Newtonian Mechanics, Fluid Mechanics, Geometric Optics Metodi: Free-Body Diagram, Hydrostatic Equilibrium, Ray Tracing, Thin Lens & Mirror Equation, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Objects: Inclined Plane, Block, Spring, Lens, Prism Fonte: Testo (PDF) — p.4

12. Il professore di Fisica porta in classe un piano inclinato ruvido, come mostrato nella figura seguente. Dopo aver posto il blocco sul piano inclinato, regolandolo a $30^{\circ }$, egli fornisce i seguenti dati: Sapendo che esiste attrito, il cui coefficiente di attrito statico vale 0,2, e che il blocco in questione ha un peso di $10\text{N}$, quale sarà la forza minima (F) applicata sul blocco, rappresentata dalla freccia nella figura, in grado di mantenerlo in equilibrio sul piano?

• A. 1,50 N
• B. 4,62 N
• C. 5,50 N
• D. 3,40 N
• E. 7,50 N

13 Durante le lezioni sulle leggi di Newton, in particolare sulle condizioni di attrito tra superfici a contatto, il professore ha posto un oggetto di massa $1,0\text{kg}$ appoggiato su una tavola di massa $4,0\text{kg}$, come mostrato nella figura seguente. Successivamente, il professore ha tirato l’oggetto applicandogli una forza $\vec{F}$ orizzontale e costante. Considerando che l’attrito tra la tavola e il pavimento sia trascurabile e che i coefficienti di attrito statico e dinamico tra l’oggetto e la tavola siano rispettivamente 0,8 e 0,6, l’accelerazione massima che la tavola può raggiungere sarà di: a) $1,0{\text{m/s}}^2$ b) $1,2{\text{m/s}}^2$ c) $1,5{\text{m/s}}^2$ d) $1,6{\text{m/s}}^2$ e) $2,0{\text{m/s}}^2$

14. Durante un’esperimento in laboratorio, il professore suggerisce agli studenti di lanciare un blocco di massa $1,0\text{kg}$ su un tavolo parzialmente liscio, in modo che esso urti con uno schermo fissato a una molla di costante elastica $2,0\text{N/m}$, come mostrato nella figura seguente. Sapendo che il coefficiente di attrito dinamico tra le superfici a contatto vale 0,1, si osserva che la compressione massima della molla dopo l’urto è di $20\text{cm}$. In base a questo contesto, gli studenti concludono che la velocità del blocco nell’istante dell’urto era approssimativamente di: a) 0,7 m/s

• B. 1,0 m/s
• C. 1,5 m/s
• D. 3,8 m/s
• E. 4,5 m/s

15. Il blocco di massa inerziale si trova in quiete sul piano inclinato della figura seguente. Subito dopo, il professore lo spinge, lanciandolo verso l’alto, e osserva che esso si ferma dopo aver percorso una distanza di $1\text{m}$. A partire da questo contesto, egli chiede alla classe di determinare la velocità iniziale del lancio del blocco, approssimativamente, sapendo che il coefficiente di attrito dinamico tra essi vale 0,2.

• A. 1,50 m/s
• B. 3,63 m/s
• C. 5,50 m/s
• D. 3,0 m/s
• E. 7,50 m/s

16. Durante lezioni sulla gravitazione universale, la maggior parte dei professori delle scuole superiori racconta attraverso una pseudo-storia che Isaac Newton avrebbe riflettuto su questa legge nel momento in cui una mela gli è caduta sulla testa. È ovvio che, data la genialità di Newton, non fosse necessario che ciò accadesse. Considerando la possibilità che tale situazione si verificasse, identificate l’affermazione(oni) corretta(e): I. Poiché il peso della mela è piccolo, questa situazione non comporterebbe alcun rischio, indipendentemente dall’altezza da cui cade; II. La forza esercitata dalla mela sulla testa di Newton dipende dalla velocità con cui colpisce e dall’intervallo temporale dell’impatto, oltre che dal suo peso stesso; III. In questo caso, la forza esercitata sulla testa dalla mela dipende soltanto dalla velocità con cui essa arriva. a) I b) II c) III d) I e II e) II e III

17. Il professore Physicson realizza un’esperimento in classe utilizzando una bilancia a bracci uguali, il cui modello è rappresentato nella figura. Realizza due sfere con della plastilina, verificando che una di esse ha volume $0,6{\text{cm}}^3$, massa $m_1=1,0\text{g}$ e si trova completamente immersa nell’acqua ed è fissata, tramite un filo sottile di volume e massa trascurabili, a uno dei bracci della bilancia. Ricordando che la densità dell’acqua vale $1,0{\text{g/cm}}^3$, allora la massa $m_2$ (in grammi) dell’altra sfera, che deve essere appesa all’altro braccio della bilancia per mantenerla in equilibrio, è di:

• A. 0,2
• B. 0,3
• C. 0,4
• D. 0,5
• E. 0,6

18. Di recente, tutti gli appassionati del visionario regista J.J. Abrams hanno vibrato e unito le forze per tornare alla galassia molto, molto lontana, con il ritorno della serie di fantascienza “Star Wars – L’alba della Forza”. Il contesto delle numerose scene, ricche di montaggi computazionali, è favorevole all’esplorazione di concetti scientifici. A titolo esemplificativo, possiamo evidenziare la scena dell’esplosione di una nave spaziale, udita da altre navi nel vuoto dello spazio siderale. Riguardo a questo fatto, è corretto affermare che:

• A. ciò non corrisponde alla realtà, poiché non è possibile la propagazione del suono nel vuoto.
• B. ciò avviene nella realtà, poiché il suono può propagarsi nel vuoto.
• C. ciò avviene nella realtà, poiché il suono si propagherà insieme all’immagine dell’esplosione.
• D. è vero, poiché le onde sonore sono onde del tipo elettromagnetico e non necessitano di un mezzo per la loro propagazione. e) è vero, poiché quanto meno denso sarà il mezzo, tanto maggiore sarà la velocità di propagazione delle onde sonore.

19. Durante una lezione sui fenomeni ondulatori, il professore faceva osservazioni su alcuni di essi, quando una delle sue allieve, che ascoltava attentamente la spiegazione, fece la seguente domanda: «Uno dei fenomeni più eleganti che trovo nella natura è quello dell’arcobaleno. Come si forma, professore?».

Il professore, approfittando dell’occasione, estese la domanda alla classe, ottenendo alcune risposte. Vediamo: I. L’arcobaleno con le sue colorazioni si forma a causa del fenomeno della riflessione della luce nelle goccioline d’acqua sospese nell’atmosfera; II. I colori sono propri delle goccioline, indipendenti dalla riflessione della luce; III. Il fenomeno responsabile della formazione dei colori si chiama dispersione della luce solare sulle goccioline d’acqua.

Riguardo alle affermazioni, possiamo dire che: a) Solo I è corretta

b) Solo III è corretta

c) I e II sono corrette

d) Tutte sono corrette

e) II e III sono corrette

20. Isaac Newton, nell’anno 1672, pubblicò nel suo libro “Ottica” un esperimento che aveva condotto sulla decomposizione della luce. Anche senza considerare il modello ondulatorio, Newton dimostrò che facendo incidere luce bianca su due prismi opportunamente combinati era possibile decomporre e ricomporre la luce bianca del Sole.

Considerando oggi il carattere ondulatorio della luce, possiamo affermare con sicurezza che le onde luminose corrispondenti ai diversi colori avranno sempre, nel vuoto, a) la stessa lunghezza d’onda;

b) la stessa frequenza;

c) lo stesso periodo; d) la stessa ampiezza;

e) la stessa velocità. 21. Thomas Young (1773–1829) divenne famoso per l’esperimento delle due fenditure, in cui difese il comportamento ondulatorio della luce, oggetto di accesi dibattiti un secolo prima da parte di Isaac Newton (1643–1727), Christiaan Huygens (1629–1695) e altri. Oltre che fisico, T. Young era anche medico ed uno dei primi a descrivere correttamente l’anatomia dell’occhio umano. In uno dei suoi scritti scientifici, “Observations on Vision”, egli descrive il processo di formazione dell’immagine sulla retina, attribuendo al cristallino la responsabilità della messa a fuoco di oggetti situati a diverse distanze. A partire da questa prospettiva, identificate di seguito la o le proposizioni corrette:

I. Il cristallino è una lente del tipo convergente; II. L’immagine formata sulla retina, in un occhio normale (emmetrope), è reale, capovolta e più piccola dell’oggetto messo a fuoco; III. L’ipermetropia e la presbiopia (vista stanca) vengono corrette con l’uso di lenti convergenti; IV. La miopia e l’astigmatismo vengono corretti con l’uso di lenti divergenti e lenti cilindriche, rispettivamente.

a) Tutte sono corrette; b) I, II e III sono corrette; c) II, III e IV sono corrette; d) Solo la I è corretta; e) I e II sono corrette

22. Uno degli studenti del professor Physicson si è recato dall’ottico. Il medico lo ha esaminato, diagnosticando che presentava un’anomalia agli occhi che lo rendeva miope, prescrivendogli degli occhiali con quattro diottrie, ossia $V=-4$ dioptrie. Senza capire il significato della ricetta, lo studente ha consultato il professore che immediatamente ha spiegato la ricetta, aggiungendo che gli occhiali dovranno avere lenti correttive del tipo … e con una distanza focale pari a … cm: a) Divergenti e 25; b) Convergenti e 25; c) Divergenti e –0,5; d) Divergenti e –40; e) Cilindriche e 2,5.

12. The Physics professor brings to the classroom a rough inclined plane, as shown in the figure below. After placing the block on the inclined plane and adjusting its angle to $30^{\circ }$, he provides the following data: It is known that friction exists, with a coefficient of static friction equal to 0.2. If the block in question has a weight of $10\text{N}$, what will be the smallest force (F) applied to the block—represented by the arrow in the figure—that is capable of keeping it in equilibrium on the plane?

• A. 1.50 N
• B. 4.62 N
• C. 5.50 N
• D. 3.40 N
• E. 7.50 N

13. During lessons on Newton’s laws, particularly regarding the conditions of friction between contacting surfaces, the professor places an object with mass $1,0\text{kg}$ resting on a plank of mass $4,0\text{kg}$, as shown in the figure below. Subsequently, the professor pulls the object by applying a horizontal and constant force $\vec{F}$. Assuming that friction between the plank and the table is negligible, and that the coefficients of static and kinetic friction between the object and the plank are 0.8 and 0.6, respectively, what is the maximum acceleration that the plank can acquire? a) $1,0{\text{m/s}}^2$ b) $1,2{\text{m/s}}^2$ c) $1,5{\text{m/s}}^2$ d) $1,6{\text{m/s}}^2$ e) $2,0{\text{m/s}}^2$

14. While performing an experiment in the school laboratory, the teacher suggests that students launch a block of mass $1,0\text{kg}$ onto a partially smooth table, so that it collides with a barrier attached to a spring of spring constant $2,0\text{N/m}$, as shown in the figure below. Knowing that the coefficient of dynamic friction between the contacting surfaces is 0.1, it is observed that the maximum compression of the spring after the collision was $20\text{cm}$. From this standpoint, the students concluded that the block’s speed at the instant of collision was approximately: a) 0.7 m/s

• B. 1.0 m/s
• C. 1.5 m/s
• D. 3.8 m/s
• E. 4.5 m/s

15. The block of inertial mass rests on the inclined plane shown in the figure below. Suddenly, the teacher pushes it upward, observing that it stops after traveling a distance of $1\text{m}$. Based on this context, he asks the class to determine, approximately, the launch speed of the block, knowing that the coefficient of kinetic friction between them is 0.2.

• A. 1.50 m/s
• B. 3.63 m/s
• C. 5.50 m/s
• D. 3.0 m/s
• E. 7.50 m/s

16. During lessons on universal gravitation, most high school teachers recount through a pseudo-story that Isaac Newton would have thought about this law at the very moment an apple fell on his head. Clearly, due to Newton’s genius, it was not necessary for this actually to happen. Considering the possibility of such a situation, identify the correct statement(s):

I. Since the apple’s weight is small, this situation would pose no risk whatsoever, regardless of the height from which it falls; II. The force that the apple exerts on Newton’s head takes into account the speed at which it collides, the duration of the collision, and its own weight; III. For this case, the force exerted on Newton’s head by the apple depends only on the speed with which it arrives. a) I b) II c) III d) I and II e) II and III

17. Professor Physicson conducts an experiment in the classroom using a balance with equal arms, whose model is shown in the figure. He shapes two spheres from modeling clay, verifying that one of them has volume $0,6{\text{cm}}^3$, mass $m_1=1,0\text{g}$, and is completely submerged in water, attached by a thin string of negligible volume and mass to one arm of the balance. Recalling that the density of water is $1,0{\text{g/cm}}^3$, then the mass $m_2$ (in grams) of the other sphere, which must be suspended on the opposite arm of the balance to keep it in equilibrium, is:

• A. 0.2
• B. 0.3
• C. 0.4
• D. 0.5
• E. 0.6

18. Recently, all fans of the visionary director J. J. Abrams thrilled and united their efforts to return to the very, very distant galaxy in the revival of the science fiction series “Star Wars – The Force Awakens.” The various scenes, rich in computer-generated imagery, provide a favorable context for exploring scientific concepts. Following this premise, we can highlight the scene in which the explosion of a spaceship is heard by other ships in the vacuum of outer space. Regarding this event, it is correct to state that:

• A. this does not correspond to reality, because sound cannot propagate in a vacuum.
• B. this occurs in reality, because sound can travel through a vacuum.
• C. this happens in reality, since sound will propagate together with the image of the explosion.
• D. this is true, because sound waves are electromagnetic waves and do not require a medium for propagation.
• e. this is true, because the less dense the medium, the greater the speed of propagation of sound waves.

19. During a lesson on wave phenomena, the teacher was making observations about some of them when one of his attentive students asked: “One of the most elegant phenomena I find in nature is the rainbow. How exactly does it form, teacher?”

Taking advantage of the opportunity, the teacher extended the question to the whole class, receiving several responses. Let’s examine them:

I. The rainbow with its colors arises due to the phenomenon of light reflection on tiny water droplets suspended in the atmosphere; II. The colors are inherent to the droplets, independent of light reflection; III. The phenomenon responsible for the formation of colors is called dispersion of sunlight on water droplets.

With regard to these statements, we can assert that: a) Only I is correct b) Only III is correct c) I and II are correct d) All are correct e) II and III are correct

20. Isaac Newton, in the year 1672, published in his book “Opticks” an experiment he conducted on the decomposition of light. Even without considering the wave model, Newton demonstrated that shining white light through two prisms appropriately combined allowed for decomposing and then recombining the Sun’s white light.

Considering today the wave nature of light, we can certainly affirm that light waves corresponding to different colors will always have in vacuum: a) the same wavelength; b) the same frequency; c) the same period; d) the same amplitude;

e) the same speed. 21. Thomas Young (1773–1829) became famous for the double-slit experiment, in which he advocated the wave nature of light—intensely debated a century earlier by Isaac Newton (1643–1727) and Christiaan Huygens (1629–1695), among others. Besides being a physicist, T. Young was also a physician and one of the first to correctly describe the anatomy of the human eye. In one of his scientific essays, “Observations on Vision,” he described the process of image formation on the retina, attributing to the lens (crystalline) the responsibility for focusing objects located at different distances. From this perspective, identify below the correct statement(s):

I. The crystalline lens is a converging type of lens; II. In a normal eye (emmetropic), the image formed on the retina is real, inverted, and smaller than the object being focused; III. Hypermetropia and presbyopia (tired eyes) are corrected using converging lenses; IV. Myopia and astigmatism are corrected using diverging lenses and cylindrical lenses, respectively.

a) All are correct; b) I, II, and III are correct; c) II, III, and IV are correct; d) Only I is correct; e) I and II are correct

22. One of Professor Physicson’s students went to an ophthalmologist. The doctor examined him, diagnosing an eye abnormality that made him nearsighted, and prescribed glasses with four diopters, i.e., $V=-4$ diopters. Not understanding the meaning of the prescription, the student consulted the professor, who promptly explained it, adding that the glasses should have corrective lenses of type … and with a focal length equal to … cm: a) Diverging and 25; b) Converging and 25; c) Diverging and –0.5; d) Diverging and –40; e) Cylindrical and 2.5.