No contexto da implementação da Base Nacional Comum Curricular (BNCC), a área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias propõe uma progressão da aprendizagem que respeita as fases de desenvolvimento do estudante, mas altera significativamente a profundidade e o foco da abordagem dos conteúdos de Física na transição do ensino fundamental II (Anos Finais) para o ensino médio.

Considere um planejamento docente que visa articular o conhecimento sobre eletromagnetismo. No 9o ano, o professor aborda a bússola e o campo magnético terrestre para explicar o funcionamento da orientação geográfica. Já no ensino médio, o foco recai sobre as leis de indução e o funcionamento de sensores para sistemas de segurança escolar.

Com base nas diretrizes da BNCC para a progressão do conhecimento físico, a principal diferença pedagógica entre a abordagem do ensino fundamental II e a do ensino médio é

Em um experimento de calibração de sensores de precisão em um laboratório de instrumentação, um pesquisador posiciona duas partículas carregadas, Q₁ e Q₂ , fixas em um plano horizontal isolante, conforme um sistema de coordenadas cartesianas. A partícula Q₁ , com carga elétrica de +5,00 , é fixada no ponto (3,00; 0) metros, enquanto a partícula Q2 , com carga elétrica de -12,0, é fixada no ponto (-3,00; 0) metros.

Considerando-se um ponto P localizado na posição (0;3,00) metros, o módulo do vetor campo elétrico resultante, gerado pelas duas cargas no ponto P, é, em kV/m,

No contexto de engenharia de comunicações, especificamente na calibração de sistemas radiantes para unidades de infantaria blindada, um especialista depara-se com uma unidade de medida composta, denominada hipoteticamente de a. Essa unidade é definida pela combinação de unidades fundamentais e derivadas conforme a expressão a seguir.

a = N . m . C^-1 . A . s 

Considerando-se que as unidades apresentadas na expressão pertencem ao Sistema Internacional de Unidades (SI) e tomando-se por base a análise dimensional e as relações entre as unidades do SI, conclui-se que a grandeza física que possui a como sua unidade de medida é a

Em uma aula prática de Física Moderna em um laboratório, um professor realiza um experimento para determinar a função trabalho de uma superfície metálica de potássio. Utilizando uma montagem clássica com uma válvula de vácuo (célula fotovoltaica), o professor incide uma luz monocromática de comprimento de onda = 310 nm sobre o catodo, como esquematizado na Figura a seguir.
Sabe-se que a função trabalho do potássio é de = 2,20 eV e que a relação entre a energia do fóton incidente (E), a função trabalho  e a energia cinética máxima dos fotoelétrons emitidos (K_max) é dada pela equação de Einstein: K_max = E -
Considerando-se a constante de Planck multiplicada pela velocidade da luz como hc ≈ 1,24 × 10³ eV . nm , o potencial de corte (ou potencial de frenagem) V0 necessário para anular a corrente fotoelétrica nesse experimento é, em V₀, de

Uma rede de comunicações via rádio apresentou uma queda súbita de desempenho (latência elevada). Foram detectados problemas em cinco diferentes estações da rede. Houve a alocação de um engenheiro por estação e, juntos, conseguiram restabelecer o funcionamento pleno da rede através das seguintes estratégias:

• Engenheiro 1: Consultou a base de dados do fabricante, identificou um alerta de falha de sincronismo e executou a atualização de firmware recomendada pelo suporte técnico.

• Engenheiro 2: Seguiu rigorosamente o manual de procedimentos da instituição, acionando o sistema de redundância de hardware previsto para casos de instabilidade de sinal.

• Engenheiro 3: Optou pela substituição sequencial dos componentes físicos da estação (cabos, conectores e rádio) até que a rede voltasse a operar com 100% de eficiência.

• Engenheiro 4: Formulou a hipótese de refração anômala por gradiente térmico regional, monitorou o sinal isolando variáveis externas e validou matematicamente o modelo antes de realizar o ajuste físico.

• Engenheiro 5: Acionou a Inteligência Artificial especialista da empresa, que analisou milhões de logs e executou um ajuste paramétrico automático nos filtros digitais.

Considerando-se os fundamentos da metodologia científica e a evolução do pensamento científico (de Galileu), o profissional que utilizou o método científico em sua intervenção foi o

Em uma atividade prática de campo, um grupo de estudantes de Física analisa a propagação de ondas circulares na superfície de uma lagoa calma. Para isso, um estudante deixa cair uma pequena pedra na superfície da lagoa enquanto o seu colega utiliza a câmera de um celular para registrar o fenômeno. A câmera foi configurada para o modo de captura sequencial, realizando fotos em intervalos de tempo rigorosamente iguais a 0,500 s.

Para servir de escala de comprimento, uma régua de madeira de 50,0 cm de comprimento foi posicionada cuidadosamente sobre a superfície da água com o valor 0 coincidindo com o local onde a pedra bateu na água. A seguir, são apresentados esquemas baseados em duas fotos consecutivas (Foto 1 e Foto 2) tiradas pelo estudante.  

Com base nas informações e na análise das imagens, a frequência das ondas produzidas na superfície da lagoa é, em Hz,

Durante uma expedição botânica, um grupo de pesquisadores utilizava lupas para análise de campo. Ao entrarem em uma gruta, um dos cientistas posicionou uma dessas lupas perto de uma das paredes internas da gruta e observou que se projetava nela uma imagem nítida da paisagem externa, porém invertida.

Desejando retificar a orientação da imagem para que ela fosse projetada de forma direta (direita) na parede da gruta, os pesquisadores discutiram a adição de uma segunda lente ao arranjo.

A configuração que permite obter uma imagem final que seja simultaneamente real e direta da paisagem externa é composta por

Durante uma prova de ciclismo de pista em um velódromo, um atleta percorre uma seção circular da pista. O raio da trajetória percorrida pelo ciclista é de 20,0 m, e ele completa uma volta inteira a cada 15,0 s.

O módulo da velocidade média tangencial do ciclista em m/s vale, aproximadamente,

Em uma aula prática de laboratório sobre instalações elétricas e segurança, um professor de Física ensina que fusível é um dispositivo de segurança que abre o circuito quando percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual ou superior ao seu valor nominal. O professor apresenta como exemplo o circuito esquematizado a seguir.
O sistema é alimentado por uma fonte de tensão contínua ideal de 60 V e contém uma chave S1 inicialmente aberta. O circuito é protegido por três fusíveis: F1, F2 e F3, cujos valores nominais estão indicados na Figura. Os resistores são todos ôhmicos, com valores indicados no esquema. Após o fechamento da chave S1 e aguardado o tempo necessário para que qualquer eventual dispositivo de segurança atue, a intensidade da corrente em A que atravessa o resistor R1 será de

Durante uma apresentação da Esquadrilha da Fumaça, um piloto de massa m executa um looping perfeitamente circular de raio R em um plano vertical, como mostra a Figura. Ao atingir o ponto mais alto da trajetória (ponto P), o piloto fica de cabeça para baixo e experimenta a sensação de imponderabilidade, ou seja, a força de contato exercida pelo assento sobre ele é momentaneamente nula. O módulo da aceleração da gravidade é g.
Desprezando-se a resistência do ar e assumindo-se que, devido à potência do motor, a energia mecânica do piloto permanece constante durante a manobra, a intensidade da força exercida pelo assento sobre o piloto no ponto mais baixo da trajetória (ponto Q) é

Na fase de montagem de uma estrutura metálica em um canteiro de obras de engenharia civil, uma viga de aço homogênea e uniforme, de comprimento L = 6,00 m e massa M = 300 kg, é posicionada horizontalmente sobre dois suportes verticais, P e Q. Para testar o sistema, um técnico coloca sobre a barra um bloco homogêneo de massa m = 100 kg e de comprimento 2,00 m, que é posicionado entre o suporte Q e a extremidade direita da viga, como mostra a Figura a seguir.
Verifica-se que, nessa situação, o sistema se mantém em equilíbrio estático.
A força de interação entre o suporte Q e a barra, em N, vale

A equipe de manutenção elétrica de uma guarnição militar recebeu o desafio de adaptar um antigo aquecedor de imersão cujo resistor é composto por um fio de níquel-cromo de resistividade constante. Originalmente projetado para operar em uma rede de 110 V utilizando um fio de 1,00 m de comprimento, o equipamento precisa ser modificado para funcionar em uma nova instalação de 220 V, mantendo-se, obrigatoriamente, a mesma potência elétrica dissipada pelo modelo original.

Para a reforma, a equipe dispõe de fios de níquel-cromo cuja espessura (diâmetro da seção transversal) é 80,0% da espessura do fio original. Para que o novo projeto atenda aos requisitos de potência na nova tensão, o comprimento do fio utilizado no novo aquecedor deverá ser, em m, de

No âmbito das comemorações de avanços na exploração espacial, uma equipe de astrofísicos está revisando os dados orbitais dos planetas do Sistema Solar para uma publicação educativa. Um dos pontos centrais é a dinâmica de Júpiter, o maior planeta do nosso sistema, cuja distância média ao Sol é aproximadamente cinco vezes maior que a distância média da Terra ao Sol. Considerando-se que as órbitas planetárias são aproximadamente circulares e utilizando-se a Terceira Lei de Kepler (Lei dos Períodos), qual é a duração aproximada do “ano de Júpiter” (período de translação), expressa em anos terrestres?

Em uma grande planta petroquímica, um sistema de água de resfriamento circula por toda a instalação para manter a temperatura de diversos reatores. Uma tubulação horizontal principal alimenta um trocador de calor específico. Para aumentar a eficiência da troca térmica, o projeto hidráulico prevê um estreitamento na tubulação (um bocal redutor) logo antes da entrada da água no trocador, conforme ilustrado no esquema técnico a seguir.
Sensores instalados na linha fornecem os seguintes dados:
• No Trecho 1 (tubulação principal, antes do redutor): a área da seção transversal é de 10,00 cm² , o medidor de vazão indica que a velocidade da água nesse ponto é de 2,000 m/s, e o manômetro registra uma pressão de 2,000 x 10⁵ Pa. • No Trecho 2 (bocal redutor, na entrada do trocador): a tubulação se estreita para uma área de seção transversal de 5,000 cm2 .
Considerando-se a densidade da água como r = 1,000 x 10³ kg/m³ , o escoamento como ideal (incompressível e sem viscosidade) e que ambos os trechos estão na mesma cota altimétrica, a pressão da água P2 no Trecho 2 é, em Pa,

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

Em um laboratório de testes de combustíveis e lubrificantes militares, um engenheiro projeta um sistema de aquecimento controlado para simular as condições de operação de um fluido hidráulico. O dispositivo consiste em um cano isolado termicamente, no interior do qual o fluido escoa com vazão volumétrica constante. Em uma seção do cano, o fluido atravessa um resistor elétrico de imersão que eleva sua temperatura de forma estável. Os resultados das medidas realizadas no teste foram resumidos na Tabela a seguir. Adotando-se a conversão 1,00 cal = 4,00 J e considerando- -se desprezíveis as trocas de calor entre o fluido e o cano, o valor da resistência elétrica do resistor, em Ω, utilizado nesse sistema é

Durante um exercício de tiro de artilharia de campanha em um campo de treinamento do Exército Brasileiro, uma guarnição utiliza um canhão de massa 2,00 x 103 kg para disparar um projétil de massa 10,0 kg. O disparo ocorre horizontalmente e o projétil abandona a boca do canhão com uma velocidade de 400 m/s em relação ao solo horizontal. O sistema de amortecimento do canhão é projetado para dissipar a energia cinética de recuo por meio de uma força de resistência mecânica constante exercida por freios hidráulicos, conforme esquematizado na Figura a seguir. Considerando-se que o sistema canhão-projétil está inicialmente em repouso e que a força média de resistência ao recuo é de 8,00 x 10³ N, a distância em metros percorrida pelo canhão durante o seu recuo até parar totalmente é de, aproximadamente

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é uma das tecnologias modernas que mais dependem de correções para funcionar com precisão. Os satélites que compõem o GPS orbitam a Terra a velocidades de aproximadamente 14.000 km/h. Devido a essa alta velocidade escalar em relação à superfície terrestre, os engenheiros e físicos responsáveis pelo sistema observam que os relógios atômicos a bordo dos satélites sofrem um atraso sistemático de cerca de 7,0 ms por dia em comparação com os relógios idênticos situados nas estações de controle no solo.

Considerando-se apenas o efeito descrito de atraso devido à velocidade orbital, a causa fundamental desse fenômeno é a

Uma professora de Física está gravando uma aula experimental. Ela está sentada em um banco que pode girar livremente em torno de um eixo vertical e segura um giroscópio didático (uma roda de bicicleta com manoplas no eixo) que gira rapidamente no sentido mostrado na Figura a seguir.
Na cena inicial, a professora está em repouso, de perfil para a câmera. Para concluir a gravação, ela precisa girar com o banco para sua esquerda, ou seja, no sentido anti-horário como visto de cima.
Para atingir esse objetivo utilizando apenas as propriedades de conservação do momento angular, a professora deve

Uma determinada luminária decorativa é composta por dez lâmpadas (de mesmas características), conectadas em série, e precisa estar conectada a uma rede elétrica de 127 V para funcionar.

Desconsiderando-se a existência de qualquer defeito na rede elétrica, se uma de suas lâmpadas for retirada, a luminária