Exercícios sobre introdução à Física (com gabarito explicado)
Neste conteúdo, você explorará os conceitos fundamentais da Física, suas áreas de estudo e como ela explica os fenômenos naturais e tecnológicos ao nosso redor.
Exercício 1: Definição de Física
A Física é uma ciência dedicada ao estudo de diversos fenômenos naturais. Qual das opções a seguir descreve corretamente o que é a Física?
a) Uma ciência que se preocupa apenas com o estudo do Universo e de fenômenos astronômicos.
b) Uma ciência que investiga os fenômenos da natureza, utilizando leis e teorias fundamentadas em métodos científicos e expressas matematicamente.
c) Uma ciência que aborda exclusivamente os aspectos químicos dos materiais e sua interação com o ambiente.
d) Uma ciência dedicada ao estudo da vida, abrangendo desde microorganismos até seres multicelulares.
e) Uma ciência experimental que foca exclusivamente nos fenômenos do cotidiano, sem o uso de modelos teóricos ou matemáticos.
Gabarito e Explicação:
Resposta correta: b)
Explicação: A Física é uma ciência que estuda os fenômenos da natureza, abrangendo desde o microcosmo até o macrocosmo. Ela utiliza leis, teorias e um método científico rigoroso, além da Matemática, para descrever precisamente os objetos de estudo.
Exercício 2: A Física e suas aplicações
Qual das alternativas abaixo destaca corretamente um dos campos de estudo ou aplicações da Física?
a) A Física se limita ao estudo dos fenômenos atômicos e não tem relação com a vida cotidiana.
b) O estudo das interações entre os corpos celestes e a criação de medicamentos são os principais focos da Física.
c) A Física estuda a matéria, a energia e as interações entre os corpos, sendo aplicada em áreas como geração de energia, transporte e comunicação.
d) A Física não utiliza conhecimento teórico para desenvolver tecnologias modernas, focando apenas em fenômenos naturais.
e) A Física é exclusivamente uma ciência teórica que não contribui para avanços na tecnologia ou na vida cotidiana.
Gabarito e Explicação:
Resposta correta: c)
Explicação:
A Física é uma ciência ampla que estuda a matéria e a energia, abrangendo desde partículas subatômicas até o Universo na totalidade.
Além disso, suas aplicações são diversas e impactam diretamente a vida moderna, incluindo avanços em transporte, geração e distribuição de energia elétrica, desenvolvimento de equipamentos médicos e comunicação.
Exercício 3: Áreas de estudo da Física
Qual das alternativas a seguir apresenta corretamente áreas de estudo da Física?
a) Mecânica, Termodinâmica, Biologia e Ondulatória.
b) Termodinâmica, Óptica, Química e Física Moderna.
c) Mecânica, Termodinâmica, Óptica e Eletromagnetismo.
d) Mecânica, Física Moderna, Botânica e Ondulatória.
e) Física Moderna, Física Clássica, Geometria e Termodinâmica.
Gabarito e Explicação:
Resposta correta: c)
Explicação:
A Física é tradicionalmente dividida em áreas específicas, como Mecânica, Termodinâmica, Óptica, Eletromagnetismo e Ondulatória, cada uma dedicada ao estudo de fenômenos particulares.
Exercício 4: Exemplos de Modelos Científicos
Na ciência, um modelo é uma representação simplificada e aproximada da realidade, construída a partir de hipóteses, leis e propriedades testadas experimentalmente. Ele é usado para descrever e prever fenômenos ou comportamentos em diferentes contextos, servindo como uma ferramenta para entender situações complexas.
Qual das opções abaixo apresenta um exemplo válido de modelo científico?
a) O formato de uma escultura em mármore.
b) Uma equação que prevê o crescimento populacional de uma cidade.
c) O design de um carro de corrida para fins estéticos.
d) Uma fotografia realista de uma paisagem natural.
e) A pintura abstrata que expressa emoções subjetivas do artista.
Explicação:
Um modelo científico deve ser uma representação da realidade baseada em hipóteses, leis e propriedades, visando descrever ou prever fenômenos.
O modelo matemático que prevê o crescimento populacional é um exemplo claro de como a ciência utiliza modelos para lidar com situações complexas e oferecer previsões baseadas em dados.
Exercício 5: O Método Científico
O método científico é uma abordagem sistemática utilizada para investigar fenômenos, adquirir novos conhecimentos ou corrigir e integrar conhecimentos anteriores.
Qual das alternativas abaixo descreve corretamente as etapas essenciais do método científico?
a) Formulação de uma hipótese, coleta de dados aleatórios, aceitação imediata dos resultados e publicação.
b) Observação de um fenômeno, formulação de uma hipótese, experimentação para testar a hipótese e análise dos dados e publicação de um artigo para revisão pelos pares.
c) Experimentação direta, dedução de conclusões sem base em hipóteses, publicação de um artigo e revisão pelos pares.
d) Coleta de opiniões subjetivas, experimentação opcional, e aceitação das teorias baseadas no consenso.
e) Análise de dados históricos, desenvolvimento de uma hipótese imutável e comprovação definitiva.
Explicação:
O método científico segue etapas essenciais para garantir que os resultados obtidos sejam confiáveis e verificáveis. Essas etapas incluem:
Observação: Identificação de um fenômeno ou problema a ser investigado.
Hipótese: Proposição de uma explicação ou solução baseada em conhecimento prévio.
Experimentação e análise: Realização de testes controlados para verificar a validade da hipótese e interpretação dos dados obtidos nos experimentos.
Conclusão e publicação: Confirmação ou rejeição da hipótese, com possibilidade de formular novas hipóteses se necessário.
As demais alternativas não representam corretamente o processo sistemático e rigoroso do método científico.
Exercício 6: Física Clássica e Física Moderna
A Física pode ser dividida em Clássica e Moderna, com base em seus objetos de estudo e nas teorias que fundamentam cada uma. Qual das alternativas abaixo descreve corretamente as diferenças entre a Física Clássica e a Física Moderna?
a) A Física Clássica estuda fenômenos naturais em escalas microscópicas, enquanto a Física Moderna foca exclusivamente em fenômenos relacionados ao movimento dos corpos celestes.
b) A Física Clássica abrange os estudos baseados nas leis de Newton e no eletromagnetismo, enquanto a Física Moderna trata de fenômenos em escalas atômicas e subatômicas e em distâncias astronômicas, fundamentando-se na Mecânica Quântica e na Teoria da Relatividade.
c) A Física Clássica explica todos os fenômenos do dia a dia, e a Física Moderna é utilizada apenas para estudos de partículas em laboratório.
d) A Física Clássica utiliza métodos empíricos, enquanto a Física Moderna utiliza apenas métodos teóricos sem experimentação.
e) A Física Clássica é aplicada exclusivamente à mecânica, e a Física Moderna, exclusivamente à óptica.
Explicação:
A Física Clássica compreende teorias e leis que explicam fenômenos do cotidiano e de grande escala, como movimento (Leis de Newton), forças (gravidade), luz (Óptica), e eletricidade e magnetismo (Eletromagnetismo).
Já a Física Moderna surgiu no final do século XIX e início do século XX para descrever fenômenos que a Física Clássica não conseguia explicar, como a estrutura do átomo e o comportamento de partículas subatômicas, utilizando-se de conceitos da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade.
As demais alternativas são incorretas porque simplificam ou distorcem os objetos de estudo e os métodos das duas áreas.
Exercício 7: Cientistas que contribuíram para o avanço da Física
A Física é uma ciência construída ao longo de séculos, com contribuições de cientistas brilhantes. Qual das alternativas apresenta apenas nomes de físicos que desempenharam papéis significativos no avanço dessa ciência?
a) Isaac Newton, Marie Curie, Albert Einstein, James Clerk Maxwell
b) Charles Darwin, Sigmund Freud, Albert Einstein, Stephen Hawking
c) Isaac Newton, Galileo Galilei, Alexander Fleming, Thomas Edison
d) Niels Bohr, Richard Feynman, Leonardo da Vinci, Gregor Mendel
e) Albert Einstein, Michael Faraday, Nikola Tesla, Johannes Kepler
Explicação:
Alternativa a): Contém apenas físicos renomados: Isaac Newton (mecânica clássica), Marie Curie (radioatividade), Albert Einstein (relatividade), e James Clerk Maxwell (eletromagnetismo).
Alternativa b): Inclui apenas dois físicos: Albert Einstein e Stephen Hawking, enquanto Charles Darwin é biólogo (teoria da evolução), e Sigmund Freud é psicólogo (psicanálise).
Alternativa c): Contém dois físicos: Isaac Newton e Galileo Galilei. Alexander Fleming descobriu a penicilina (medicina), e Thomas Edison foi inventor, mas não físico.
Alternativa d): Contém dois físicos: Niels Bohr e Richard Feynman, mas inclui Leonardo da Vinci (artista e cientista polímata) e Gregor Mendel (pai da genética).
Alternativa e): Contém três físicos: Albert Einstein, Michael Faraday, e Johannes Kepler, mas Nikola Tesla foi engenheiro e inventor, não físico de formação.
Assim, apenas a alternativa a apresenta exclusivamente nomes de físicos reconhecidos por suas contribuições à ciência.
Exercício 8: As contribuições de Isaac Newton
Isaac Newton (1643–1727) foi um dos cientistas mais influentes da história. Físico, matemático, astrônomo e filósofo, Newton é amplamente reconhecido por suas contribuições fundamentais para a Física e a Matemática.
Qual das alternativas descreve corretamente os campos de contribuição de Isaac Newton?
a) Ele formulou as Leis do Movimento, desenvolveu o cálculo e estudou os fenômenos relacionados à gravitação universal.
b) Ele foi pioneiro na teoria da evolução, desenvolveu o eletromagnetismo e realizou avanços na termodinâmica.
c) Ele desenvolveu a teoria da relatividade, investigou partículas subatômicas e formulou a mecânica quântica.
d) Ele contribuiu para a genética, estudou a radioatividade e aprimorou técnicas de microscopia.
e) Ele elaborou teorias sobre o eletromagnetismo, estudou organismos vivos e formulou hipóteses sobre a origem do Universo.
Explicação:
Alternativa a): Descreve corretamente os campos de contribuição de Newton: as Leis do Movimento, o cálculo e os estudos sobre gravitação universal.
Alternativa b): Refere-se a avanços feitos por outros cientistas: teoria da evolução (Charles Darwin), eletromagnetismo (Faraday e Maxwell) e termodinâmica (Carnot e Clausius).
Alternativa c): Relaciona-se à Física Moderna: teoria da relatividade (Einstein), partículas subatômicas e mecânica quântica (Planck, Bohr, Schrödinger).
Alternativa d): Aponta campos que não têm relação com Newton, como genética (Gregor Mendel), radioatividade (Marie Curie) e microscopia.
Alternativa e): Inclui o eletromagnetismo (Maxwell e Faraday), estudos sobre organismos vivos e a origem do Universo, que não foram tratados por Newton.
Isaac Newton é reconhecido por suas contribuições na Física Clássica, Matemática e Óptica, sendo um dos maiores cientistas da história.
Exercício 9: Algarismos Significativos
Um aluno mede o comprimento de um objeto utilizando uma régua escolar milimetrada e obtém a medida de 12,53 cm. Com base nas regras dos algarismos significativos, qual das alternativas abaixo descreve corretamente os algarismos significativos dessa medida?
a) Os algarismos significativos são 12, 5, 3 e 0. O total de algarismos significativos é 4.
b) Os algarismos significativos são 1, 2, 5 e 3. O total de algarismos significativos é 4.
c) Os algarismos significativos são 1, 2, 5, 3 e 0. O total de algarismos significativos é 5.
d) Os algarismos significativos são 12, 5 e 3. O total de algarismos significativos é 3.
e) Os algarismos significativos são 1, 2 e 5. O total de algarismos significativos é 3.
Explicação:
São considerados algarismos significativos os corretos e o primeiro duvidoso.
O número 12,53 cm foi medido com uma régua escolar milimetrada. Como a régua tem precisão de até 1 mm (ou 0,1 cm), o aluno pode fornecer uma medida até as centésimas, sem exagerar na precisão.
O 1 e o 2 são significativos, porque fazem parte do valor inicial (12 cm). São algarismos corretos.
O 5 é significativo e correto por estar na precisão do instrumento de medida.
O 3 também é significativo por ser o primeiro algarismo duvidoso. Ele provém de uma estimativa, pois a régua não oferece essa precisão.
O 0 não é significativo, pois ele é à direita da vírgula em uma posição que representa um valor menor do que a precisão da régua utilizada (milímetros).
Portanto, a medida tem 4 algarismos significativos (1, 2, 5 e 3), e a alternativa b) está correta.
Exercício 10: Ordem de Grandeza
Um cientista está realizando uma pesquisa sobre o consumo de água em uma cidade. Sabendo que a média de consumo diário de água por pessoa é de 200 litros, e a cidade possui 1,2 milhão de habitantes, determine a ordem de grandeza da quantidade total de água consumida na cidade em um dia.
a) 10⁶ litros
b) 10⁷ litros
c) 10⁸ litros
d) 10⁹ litros
e) 10² litros
Explicação:
A média de consumo diário de água por pessoa é de 200 litros, e a cidade tem 1,2 milhão de habitantes.
A quantidade total de água consumida por dia será:
200 litros/pessoa × 1 200 000 pessoas = 240 000 000 litros
Em notação científica:
litros
A ordem de grandeza é 10⁸, já que o número 240 000 000 é mais próximo de 10⁸ do que de 10⁷ ou 10⁹. Portanto, a alternativa correta é c) 10⁸ litros.
Um critério normalmente utilizado para determinar a ordem de grandeza é verificar a parte decimal, no caso 2,4.
Se a parte decimal do número for menor que 5,5, a ordem de grandeza se mantém. Caso seja maior, devemos acrescentar 1 unidade ao expoente.
Como 2,4 ＜ 5,5, a ordem de 
é mantida.
Alguns autores consideram como parâmetro o número 
.
Para aprender mais sobre Física, veja também:
- Fórmulas de Física
- Exercícios de Física para 1º ano do Ensino Médio
- Física quântica: o que é, para quê serve e principais conceitos
- Vetores: o que são, operações, aplicações e exercícios
ASTH, Rafael. Exercícios sobre introdução à Física (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicios-sobre-introducao-a-fisica/. Acesso em:
