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QUESTIONÁRIO: SISTEMA MASSA-MOLA 10 Perguntas com Gabarito Comentado Questão 1 Qual é a lei física fundamental que rege o comportamento de uma mola no método estático? A) Lei da Gravitação Universal B) Lei de Snell-Descartes C) Lei de Hooke * D) Lei da Termodinâmica E) Lei de Ampère Explicação: A Lei de Hooke (F = -k·x) estabelece que a força deformadora é proporcional à deformação sofrida pela mola, dentro do limite elástico. O sinal negativo indica que a força é restauradora, ou seja, oposta à deformação. Questão 2 No método estático para determinação da constante elástica, o que é medido experimentalmente? A) Apenas o tempo de oscilação da mola B) A temperatura da mola durante a deformação C) A deformação (x) da mola para diferentes massas aplicadas * D) A velocidade da massa durante a oscilação E) A frequência angular do movimento Explicação: No método estático, pendura-se diferentes massas na mola e mede- se a deformação correspondente (Δx). A força aplicada é o peso (F = m·g), e a constante k é obtida pela relação F = k·x. Questão 3 Qual é a expressão matemática que relaciona o período de oscilação (T) com a massa (m) e a constante elástica (k) em um sistema massa-mola ideal? A) T = 2π √(k/m) B) T = 2π √(m/k) * C) T = (1/2π) √(k/m) D) T = m/k E) T = k/m Explicação: A equação correta do período para um sistema massa-mola em MHS é T = 2π √(m/k). Isso mostra que o período aumenta com a massa e diminui com o aumento da constante elástica. Questão 4 No método dinâmico, como se obtém a constante elástica k a partir dos dados experimentais? A) Calculando a média aritmética dos períodos medidos B) Construindo um gráfico de Força x Deformação C) Construindo um gráfico de T² x Massa e utilizando o coeficiente angular * D) Medindo diretamente com um dinamômetro E) Utilizando apenas a massa do porta-peso Explicação: Elevando a equação do período ao quadrado: T² = (4π²/k)·m. Assim, o gráfico de T² versus m é uma reta cujo coeficiente angular é 4π²/k, permitindo calcular k. Questão 5 Quais materiais são essenciais para a realização do experimento massa-mola? A) Termômetro, calorímetro e proveta B) Laser, espelho e disco óptico C) Mola helicoidal, conjunto de massas, cronômetro, régua e suporte universal * D) Gerador de vapor, dilatômetro e barras metálicas E) Multímetro, resistor e fonte de tensão Explicação: O experimento requer uma mola, massas conhecidas para aplicar força, cronômetro para medir o período, régua para medir deformações e um suporte para pendurar o sistema. Questão 6 O que significa o sinal negativo na expressão matemática da Lei de Hooke (F = - k·x)? A) Que a força é sempre negativa B) Que a deformação é negativa C) Que a força aplicada é oposta à força peso D) Que a força é restauradora, ou seja, tem sentido oposto à deformação * E) Que a constante elástica é negativa Explicação: O sinal negativo indica que a força exercida pela mola é sempre contrária à deformação: se você estica a mola (x positivo), a força restauradora puxa para o lado oposto (negativo). Questão 7 No procedimento experimental do método dinâmico, por que se mede o tempo para um número determinado de oscilações (por exemplo, 10 oscilações) em vez de medir o tempo de uma única oscilação? A) Porque o cronômetro não é preciso o suficiente B) Para reduzir o erro relativo da medição do período * C) Porque a mola não oscila em uma única oscilação D) Para aumentar a força aplicada na mola E) Porque o período depende do número de oscilações Explicação: Medir o tempo de múltiplas oscilações e dividir pelo número de oscilações reduz o erro percentual causado pelo tempo de reação do experimentador ao iniciar e parar o cronômetro. Questão 8 Qual das seguintes opções é uma possível fonte de erro no experimento do sistema massa-mola? A) Utilização de massas calibradas B) Medição precisa com régua milimetrada C) Desprezar a massa da mola no modelo teórico * D) Realizar o experimento em ambiente sem vento E) Usar um cronômetro digital Explicação: A fórmula T = 2π √(m/k) considera a mola como tendo massa desprezível. Na prática, a massa da mola contribui para o sistema, causando pequenas diferenças entre o valor teórico e o experimental. Questão 9 Se em um gráfico de Força (N) x Deformação (m) a reta obtida tem coeficiente angular igual a 25 N/m, qual é o valor da constante elástica da mola? A) 0,04 N/m B) 25 N/m * C) 50 N/m D) 2,5 N/m E) 250 N/m Explicação: No gráfico Força x Deformação, a equação é F = k·x. O coeficiente angular da reta (ΔF/Δx) é exatamente o valor da constante elástica k. Portanto, k = 25 N/m. Questão 10 Qual é a principal diferença entre o método estático e o método dinâmico para determinar a constante elástica? A) O método estático usa a Lei de Hooke e o dinâmico usa o período de oscilação * B) O método estático é mais preciso que o dinâmico C) O método dinâmico não utiliza massas D) O método estático requer cronômetro e o dinâmico requer régua E) Não há diferença, ambos são idênticos Explicação: O método estático baseia-se na relação direta entre força aplicada e deformação (Lei de Hooke). O método dinâmico utiliza a relação entre o período de oscilação e a massa (MHS), sendo uma forma indireta de determinar k. GABARITO COMENTADO - QUESTIONÁRIO 1 Questão Resposta Conceito Principal 1 C Lei de Hooke 2 C Procedimento estático 3 B Período do MHS 4 C Análise gráfica dinâmica 5 C Materiais do experimento Questão Resposta Conceito Principal 6 D Força restauradora 7 B Redução de erros experimentais 8 C Fontes de erro 9 B Interpretação gráfica 10 A Diferença entre métodos