Afya Caderno 1

Material de preparação · Ano não confirmado

Física · Q13–Q19 · Resoluções Método TEF.

Q13
Mecânica — Gravitação — Aceleração da gravidade

O termo gravidade ainda hoje é algo muito confuso para muitas pessoas. Muitos acham que não há gravidade na Lua ou que não há gravidade no espaço, quando na verdade existe gravidade em todos os lugares, mas a intensidade dessa força gravitacional diminui muito quando se afasta do planeta ou corpo celeste analisado. Na Lua, por exemplo, a aceleração da gravidade vale aproximadamente 1,6 m/$\mathrm{s}^{2}$, cerca de um sexto da aceleração da gravidade terrestre, ou seja, é bem pequena, mas não é nula. A Teoria da Gravitação Universal de Newton mostra a equação que permite calcular a aceleração da gravidade (g) de determinado local, ou seja, com essa equação é possível saber com qual aceleração de um objeto em queda na direção desse planeta ou corpo celeste de grande massa. Essa equação, apresentada como g = (G.M)/$r^{2}$, depende somente da constante universal de gravitação (G), massa do planeta (M) e qual a distância (r) entre o centro de gravidade do corpo celeste e o ponto em que se deseja calcular o valor da aceleração da gravidade.

Sabendo-se disso, é correto afirmar que a aceleração da gravidade em um ponto próximo da superfície da Terra é, aproximadamente,

A)1,6 m/$\mathrm{s}^{2}$
B)5,6 m/$\mathrm{s}^{2}$
C)9,8 m/$\mathrm{s}^{2}$
D)13,2 m/$\mathrm{s}^{2}$
E)15,0 m/$\mathrm{s}^{2}$

Gabarito de referência — preliminar

C
Resolução comentada — Método TEF

A intensidade da gravidade depende da massa do astro e da distância ao seu centro

$$g=GM/r^2$$

Perto da superfície terrestre, o valor de referência é

$g_{\mathrm T}\approx9{,}8\ \mathrm{m/s^2}$

A informação sobre a Lua serve como comparação

$$6\cdot1{,}6=9{,}6\ \mathrm{m/s^2}$$

próximo do valor terrestre porque os dados foram arredondados. Alternativa C

Alternativa do arquivo de referência: C

Q14
Ondas — Acústica — Ressonância de uma taça

Um dos mais famosos caso da engenharia é da ponte de Takoma, em Washington (EUA), que curiosamente entrou em ressonância com os ventos fortes em um determinado dia e acabou sendo destruída de forma trágica, mas cientificamente fantástica. Esse mesmo fenômeno é comum em experiências e brincadeiras feitas na televisão, em que as pessoas tentam quebrar objetos como copos e taças de vidro usando somente a voz. Uma determinada taça de cristal, ao receber uma leve batida, emite um som cuja frequência é de 440 Hz, frequência equivalente à nota musical lá. Uma mulher, após identificar essa frequência e depois de assistir a muitos programas de TV mostrando convidados quebrando as taças usando apenas a própria voz, tenta imitá-los e inicia suas tentativas gritando com toda a força possível. Essa pessoa provavelmente terá dificuldades em quebrar a taça com sua voz porque

A)ela precisa alcançar a frequência fundamental de vibração dessa taça e manter isso por algum tempo, não necessariamente com muita força.
B)a frequência de 440 Hz é baixa demais e, por esse motivo, não pode ser alcançada pela voz de um ser humano.
C)homens e mulheres têm características diferentes na voz, logo para uma mulher é extremamente difícil alcançar essa frequência de 440 Hz.
D)mesmo que a pessoa alcance a nota desejada para quebrar a taça, o cristal possui estrutura muito dura e jamais irá quebrar.
E)a frequência de 440 Hz é alta demais e, por esse motivo, não pode ser alcançada pela voz de um ser humano.

Gabarito de referência — preliminar

A
Resolução comentada — Método TEF

Para aumentar a amplitude de vibração da taça, a voz precisa excitar uma frequência natural dela

$$f_{\mathrm{voz}}=f_{\mathrm{taça}}=440\ \mathrm{Hz}$$

Esse fenômeno é a ressonância. Sustentar a frequência, com intensidade suficiente e por tempo adequado, pode levar à ruptura. Gritar com força, sem acertar a frequência, não basta. Alternativa A

Ressalva da revisão: O exemplo da ponte de Tacoma no texto é uma simplificação histórica: seu colapso envolveu instabilidade aeroelástica, conhecida como flutter, e não apenas uma ressonância forçada simples.

Alternativa do arquivo de referência: A

Q15
Óptica — Óptica geométrica — Cores sob luz verde

Uma pergunta muito comum de ser feita por crianças é por que enxergamos colorido. Afinal de contas, por que os objetos têm essas cores? O que acontece é que a cor não está no objeto. Na verdade, os objetos absorvem todas as cores que estão na luz branca e refletem apenas aquela que vemos. Essa luz é que chega aos nossos olhos. Lá dentro, na camada mais interna, chamada de retina, existem algumas células minúsculas, os cones e os bastonetes. Essas células transmitem a informação de que recebem ao cérebro. Considere a seguinte situação: Durante uma brincadeira, uma criança pega uma bandeira do Brasil e coloca-a em um ambiente escuro e iluminada com luz monocromática verde. Em seguida, a criança chama seus colegas para olharem a bandeira que todos conhecem, mas dessa vez, as cores parecem diferentes. Agora as únicas cores vistas por todos são

A)verde e amarela.
B)verde e preta.
C)verde e branca.
D)verde, preta e branca.
E)verde, amarela e branca.

Gabarito de referência — preliminar

B
Resolução comentada — Método TEF

Uma região só pode refletir componentes presentes na iluminação. Sob luz verde, as partes verdes e brancas refletem verde

As regiões que absorvem essa luz ficam escuras. Assim, aparecem apenas verde e preto: alternativa B

Uma pigmentação amarela pode refletir verde, dependendo de seu espectro. Isso também produz verde, sem acrescentar uma nova cor

Alternativa do arquivo de referência: B

Q16
Ondas — Acústica — Afinação e batimentos

É bastante comum as pessoas se perguntarem qual a finalidade de se estudar determinados conteúdos ao longo de sua vida. A Física, por exemplo, muitas vezes é vista como isolada, como uma ciência apenas dos livros e dos cientistas e que nada tem de relação com o cotidiano das pessoas, mas a música mostra que isso é um grave engano. Todo o estudo da música envolve conceitos físicos importantes, embora muitas vezes os próprios músicos desconheçam esses termos pelo nome. Mesmo assim, a Física está lá, ajudando os músicos a serem profissionais melhores. Um estudante de Física que também é músico resolve afinar seu violão “de ouvido”, lembrando dos conceitos abordados pela Acústica, mas acaba se equivocando ao usar os termos, embora ele tenha conseguido afinar corretamente todas as cordas do seu instrumento. Com suas próprias palavras, o estudante dá a seguinte explicação para seu método de afinação: “Ao esticar mais as cordas do instrumento, estou fazendo o som ficar mais forte, e essa vibração passa para o ar dentro do instrumento, que vai entrar em reverberação e amplificar o som. Ao comparar duas cordas para afinar, percebo que, quanto mais próxima a frequência de uma corda fica da frequência da outra corda, mais evidente fica a ressonância, que acaba totalmente quando as cordas ficam com a mesma frequência, indicando que as cordas foram afinadas”. Organizando as ideias desse estudante e usando os termos de maneira correta, os termos em negrito devem ser substituídos, respectivamente, por

A)mais grave, reflexão e difração.
B)mais alto, batimento e ressonância.
C)mais fraco, batimento e reflexão.
D)mais agudo, ressonância e batimento.
E)mais baixo, ressonância e batimento.

Gabarito de referência — preliminar

D
Resolução comentada — Método TEF

Para uma corda de comprimento $L$, tensão $T$ e densidade linear $\mu$

$$f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}$$

Aumentar a tensão aumenta a frequência: o som fica mais agudo

O corpo do violão participa da ressonância. Ao comparar sons de frequências próximas, percebemos batimentos

$$f_{\mathrm b}=|f_1-f_2|$$

Quando as frequências coincidem, a frequência de batimento se anula. A sequência é mais agudo, ressonância e batimento: alternativa D

Alternativa do arquivo de referência: D

Q17
Ondas — Acústica — Eco na ultrassonografia

A ciência contribui cada dia mais com o conforto e o bem-estar das pessoas, com descobertas e melhorias que tornam ainda mais fácil um diagnóstico preciso e detalhado com bastante qualidade. Exames como a ultrassonografia, também conhecida por ecografia e ultrassom, facilitam a visualização em tempo real de qualquer órgão ou tecido do corpo, podendo ser visto até o fluxo sanguíneo na região. Essas vantagens do uso da ultrassonografia se dão devido ao uso de ondas sonoras, com características semelhantes ao som que podemos ouvir, mas fora do nosso espectro audível. Sobre as características dessas ondas sonoras, é possível afirmar com certeza que

A)são transversais e sua velocidade depende do meio no qual estão se propagando.
B)o efeito Doppler, muito usado em exames de ultrassonografia, altera a velocidade da onda sonora ao entrar no corpo humano.
C)ondas sonoras, do tipo usadas no exame ultrassom, possuem nível de intensidade sonora superior a 100 dB, o que pode ser nocivo a um feto.
D)o eco é bastante usado nos exames de ultrassonografia, assim como facilita a movimentação de morcegos.
E)os fenômenos sonoros possíveis são reflexão, refração, difração e polarização.

Gabarito de referência — preliminar

D
Resolução comentada — Método TEF

O aparelho emite pulsos de ultrassom, que sofrem reflexão nas interfaces dos tecidos. O retorno desses pulsos é o eco

$$d=\frac{v\,\Delta t}{2}$$

A divisão por dois considera a ida e a volta do pulso. A mesma ideia permite a ecolocalização dos morcegos: alternativa D

Nos tecidos e fluidos, o ultrassom empregado nesses exames é longitudinal e não admite polarização como uma onda transversal

Alternativa do arquivo de referência: D

Q18
Mecânica — Gravitação — Velocidade orbital e de escape

Leia o texto a seguir. Na semana passada, o foguete Falcon 9, da Space X, decolou e, com sucesso, colocou os primeiros 60 satélites do projeto Starlink na órbita terrestre. A proposta do projeto é colocar 12 mil satélites em órbita para formar uma verdadeira constelação e fornecer Internet de alta velocidade a qualquer região do planeta. O trecho acima, de 27 maio de 2019, fala sobre um grande projeto para se colocar milhares de satélites em órbita para melhor as conexões de Internet em todo o mundo, 12 mil satélites para ser mais exato. Um projeto ambicioso e muito custoso, devido à grande quantidade de energia necessária para o lançamento desses satélites. Sobre o lançamento desses satélites, é correto afirmar que

A)a velocidade orbital de um satélite dependerá sempre de sua massa e da época do ano que foi lançado.
B)é melhor lançar os satélites em regiões próximas aos polos, para assim gastar menos energia nos lançamentos.
C)a velocidade de escape, será sempre maior que a velocidade orbital de um satélite.
D)quanto maior for o satélite, maior será a sua velocidade de escape do planeta.
E)não há quaisquer relações entre a velocidade de escape de um objeto e a massa do planeta.

Gabarito de referência — preliminar

C
Resolução comentada — Método TEF

Compare as velocidades no mesmo ponto, a uma distância r do centro do planeta, no modelo sem resistência do ar

$$v_{\mathrm{orb}}=\sqrt{\frac{GM}{r}}$$

$$v_{\mathrm{esc}}=\sqrt{\frac{2GM}{r}}=\sqrt2\,v_{\mathrm{orb}}$$

A velocidade de escape é maior que a velocidade de uma órbita circular no mesmo raio. As duas independem da massa do satélite: alternativa C

Alternativa do arquivo de referência: C

Q19
Ondas — Acústica — Efeito Doppler

Leia o texto a seguir. Todo cidadão, em algum momento de sua vida, seja como motorista seja como passageiro ou pedestre, já presenciou a seguinte situação: um veículo de emergência (ambulância, bombeiros ou polícia) vem a toda velocidade e alguém lhe dá passagem para que ele possa seguir sem nenhum empecilho. É comum nessas horas alguém se perguntar: eles podem avançar o sinal vermelho? Podem exceder o limite de velocidade? O Código de Trânsito Brasileiro (CTB) estabelece, no artigo 29, inciso VII, que, desde que estejam em situação de urgência, os veículos destinados ao policiamento, ao uso por bombeiros, as ambulâncias e os de fiscalização e operação de trânsito têm prioridade no trânsito e podem circular livremente. Porém, com a devida sinalização por meio da sirene e de dispositivos luminosos. Em uma dessas situações, uma ambulância está com a sirene ligada e emitindo um sinal sonoro. Um pedestre, que se encontra parado na calçada, percebe uma alteração do som quando a ambulância se aproxima e novamente percebe outra alteração quando a ambulância se afasta. De acordo com os fenômenos ondulatórios, essas alterações percebidas pelo pedestre ocorrem e são justificadas devido a(o)

A)REVERBERAÇÃO, pois o pedestre escutou o som aumentando com a aproximação da ambulância e diminuindo seu volume com o afastamento da ambulância.
B)EFEITO DOPPLER, pois o pedestre escutou o som aumentando a frequência com a aproximação da ambulância e diminuindo a frequência com o afastamento da ambulância.
C)RESSONÂNCIA do som, pois o pedestre escutou o som ficando mais alto com a aproximação da ambulância e mais baixo com o afastamento da ambulância.
D)REFRAÇÃO do som, pois o pedestre escutou o som com maior velocidade com a aproximação da ambulância e menor velocidade com o afastamento da ambulância.
E)INTERFERÊNCIA no som, pois o pedestre escutou o som ficando mais distorcido com a aproximação da ambulância.

Gabarito de referência — preliminar

B
Resolução comentada — Método TEF

A frequência emitida pela sirene pode permanecer constante. O movimento da fonte altera a frequência recebida pelo pedestre

$$f_{\mathrm{aprox}}=f_0\frac{v}{v-v_s}>f_0$$

$$f_{\mathrm{afast}}=f_0\frac{v}{v+v_s}<f_0$$

Na aproximação, o som fica mais agudo; no afastamento, mais grave. Esse é o efeito Doppler: alternativa B

Alternativa do arquivo de referência: B