O Laser Ultrapulse Coherent de $CO_{2}$ emite um feixe de luz finíssimo de 3,0 mm de diâmetro, com a altíssima energia de 500 mJ, pulsando em cada 1,0 ms. Essas pulsações chegam a uma profundidade de 0,02 mm, que corresponde ao diâmetro de 3 células sanguíneas.
Considerando que sejam alinhadas $9\cdot10^{8}$células sanguíneas, então a ordem de grandeza do diâmetro total dessas células, em cm, é igual a
O comprimento de 0,02 mm corresponde a três células. Para obter o comprimento de todas as células, dividimos por três e multiplicamos pela quantidade
$$d=\frac{0{,}02}{3}\cdot9\cdot10^8=6\cdot10^6\ \mathrm{mm}$$
$$d=6\cdot10^5\ \mathrm{cm}$$
Como $6>\sqrt{10}$, a potência de dez mais próxima é $10^6$ cm
Alternativa do gabarito oficial: B
O Laser Ultrapulse Coherent de $CO_{2}$ emite um feixe de luz finíssimo de 3,0 mm de diâmetro, com a altíssima energia de 500 mJ, pulsando em cada 1,0 ms. Essas pulsações chegam a uma profundidade de 0,02 mm, que corresponde ao diâmetro de 3 células sanguíneas. A energia emitida por um feixe de luz do Laser Ultrapulse Coherent de $CO_{2}$ produz sobre uma partícula de massa igual a 4,0 kg, inicialmente em repouso, uma velocidade escalar, em km/h, igual a
Admitindo que a energia de um pulso seja inteiramente convertida em energia cinética
$$E=500\ \mathrm{mJ}=0{,}500\ \mathrm{J}$$
$$E=\frac{mv^2}{2}\ \Rightarrow\ v=\sqrt{\frac{2E}{m}}$$
$$v=\sqrt{\frac{2\cdot0{,}5}{4}}=0{,}5\ \mathrm{m/s}$$
Convertemos para a unidade solicitada
$$v=0{,}5\cdot3{,}6=1{,}8\ \mathrm{km/h}$$
Alternativa do gabarito oficial: D
O Core, considerado o centro de produção de força do corpo humano, é uma região composta por mais de 10 músculos, onde se localiza o centro de gravidade ou centro de massa e onde têm início todos os movimentos corporais. O diagrama representado mostra as forças que atuam no centro de massa, C, de um determinado corpo, em que as intensidades das forças $\mathrm{F}_{1}$, $\mathrm{F}_{2}$ e $\mathrm{F}_{3}$ são, respectivamente, iguais a 200,0 N, 300,0 N e 220,0 N.
Considerando-se $\cos37^\circ=\sin53^\circ=0{,}8$ e $\sin37^\circ=\cos53^\circ=0{,}6$, então a intensidade da força resultante, em N, é, aproximadamente, igual a
Tomamos direita e cima como sentidos positivos. Usamos os valores trigonométricos informados no caderno
$$F_x=-200\cos53^\circ+300\cos37^\circ=-200\cdot0{,}6+300\cdot0{,}8=120\ \mathrm{N}$$
$$F_y=200\sin53^\circ+300\sin37^\circ-220=200\cdot0{,}8+300\cdot0{,}6-220=120\ \mathrm{N}$$
As componentes são perpendiculares
$$F_R=\sqrt{120^2+120^2}=120\sqrt2\approx169{,}7\ \mathrm{N}$$
Alternativa do gabarito oficial: C
A queda das águas para gerar energia elétrica e a queima de combustíveis para a geração de movimento são dois exemplos da utilidade da energia na vida do ser humano. O gráfico representa a força atuante sobre um corpo que se move em linha reta, em função da sua posição.
Com base nas informações fornecidas no gráfico e considerando-se que o corpo está inicialmente em repouso e possui uma massa de 2,0 kg, é correto afirmar que o módulo da sua velocidade na posição x = 10,0 m é, aproximadamente, em m/s, igual a
O trabalho é a área sob o gráfico da força em função da posição. Somamos o trapézio inicial, o retângulo central e o triângulo final
$$W=\frac{20+50}{2}\cdot2+50(6-2)+\frac{50(10-6)}2$$
$$W=70+200+100=370\ \mathrm{J}$$
O corpo parte do repouso, então todo esse trabalho aumenta sua energia cinética
$$\frac{mv^2}{2}=370\ \Rightarrow\ v=\sqrt{\frac{2\cdot370}{2}}\approx19{,}2\ \mathrm{m/s}$$
Alternativa do gabarito oficial: E
As próteses fabricadas com materiais compósitos, utilizadas para substituir metais, como aço, duralumínio e titânio, têm as vantagens de ser muito resistentes, mais leves, biocompatíveis e não sofrerem corrosão. O valor médio da densidade teórica dos compósitos de alumina com 12% de zircônia é igual a 3,24 g/$\mathrm{cm}^{3}$ e suportam uma tensão máxima de 100MPa.
Considerando-se uma placa retangular de compósito de alumínio com 12% de zircônia com dimensões medindo 20,0 cm e 40,0 cm, é correto afirmar que a força máxima que a placa suporta, em MN, é igual a
A tensão mecânica é a força dividida pela área. Convertemos as dimensões da placa para metros
$$A=0{,}20\cdot0{,}40=0{,}080\ \mathrm{m^2}$$
$$\sigma=\frac FA\ \Rightarrow\ F=\sigma A$$
$$F=100\cdot10^6\cdot0{,}080=8\cdot10^6\ \mathrm{N}=8{,}0\ \mathrm{MN}$$
Alternativa do gabarito oficial: A
As próteses fabricadas com materiais compósitos, utilizadas para substituir metais, como aço, duralumínio e titânio, têm as vantagens de ser muito resistentes, mais leves, biocompatíveis e não sofrerem corrosão. O valor médio da densidade teórica dos compósitos de alumina com 12% de zircônia é igual a 3,24 g/$\mathrm{cm}^{3}$ e suportam uma tensão máxima de 100MPa. Construindo um cubo de 50,0 cm de aresta com o compósito de alumínio com 12% de zircônia e considerando-se a aceleração da gravidade local igual a 10 m/$\mathrm{s}^{2}$, então o peso desse cubo, em kN, é igual a
A densidade e a aresta permitem calcular a massa
$$\rho=3{,}24\ \mathrm{g/cm^3}=3240\ \mathrm{kg/m^3}$$
$$V=(0{,}50)^3=0{,}125\ \mathrm{m^3}$$
$$m=\rho V=3240\cdot0{,}125=405\ \mathrm{kg}$$
O peso é
$$P=mg=405\cdot10=4050\ \mathrm{N}=4{,}05\ \mathrm{kN}$$
Alternativa do gabarito oficial: B
O corpo humano é um sistema aberto, que troca matéria e energia com sua vizinhança, mediante um processo isotérmico, pois consome energia em forma de nutrientes e realiza um trabalho interno e externo com relação ao sistema.
Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) Um processo adiabático é aquele em que não ocorre variação de temperatura e pressão.
( ) O volume específico de uma substância é definido como o volume ocupado pela unidade de massa.
( ) O rendimento térmico do ciclo de Carnot é função das temperaturas $\mathrm{T}_{A}$ e $\mathrm{T}_{B}$, assim como das trocas de calor e do trabalho realizado no ciclo.
( ) A máquina térmica é um dispositivo que opera em ciclo termodinâmico e produz trabalho líquido positivo, recebendo calor de um reservatório térmico a alta temperatura e fornecendo calor para um reservatório térmico a baixa temperatura.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
Um processo adiabático é definido pela ausência de troca de calor, não pela constância da temperatura e da pressão. A primeira afirmação é falsa
O volume específico é o volume por unidade de massa: a segunda é verdadeira
$$v_{\mathrm{esp}}=\frac Vm$$
O rendimento de Carnot é determinado pelas temperaturas absolutas dos reservatórios, sem depender de outros detalhes do ciclo. Na leitura adotada pelo gabarito, a terceira é falsa
$$\eta_C=1-\frac{T_f}{T_q}$$
A descrição da máquina térmica na última afirmação é correta: ela recebe calor, realiza trabalho e rejeita uma parcela de calor
$$W=Q_q-Q_f$$
A sequência oficial é F, V, F, V
Alternativa do gabarito oficial: C
O gerador de prata coloidal é um eficaz antibiótico natural, obtido a partir da imersão de suas hastes de prata em água submetida a uma ddp de 23,1 V e percorrida por uma corrente de intensidade 300,0 mA.
Considerando-se 1,0 cal = 4,2 J e sendo o calor específico e a densidade da água iguais, respectivamente, a 1,0 cal/g°C e 1,0 g/$\mathrm{cm}^{3}$, é correto afirmar que, ao submeter um volume de 1,0 L de água a essas condições de ddp e corrente elétrica durante 1,5 h, a variação de temperatura sofrida pela água, em °C, é igual a
Admitimos que toda a energia elétrica recebida seja transformada em calor na água, sem perdas
$$P=UI=23{,}1\cdot0{,}300=6{,}93\ \mathrm{W}$$
$$t=1{,}5\ \mathrm{h}=5400\ \mathrm{s}$$
$$E=Pt=6{,}93\cdot5400=37422\ \mathrm{J}$$
Um litro de água tem massa de 1000 g. Convertendo a energia para calorias
$$Q=\frac{37422}{4{,}2}=8910\ \mathrm{cal}$$
$$\Delta T=\frac{Q}{mc}=\frac{8910}{1000\cdot1}=8{,}91\ \mathrm{^{\circ}C}$$
Alternativa do gabarito oficial: E
O ser humano é capaz de manter uma temperatura corporal constante, independente do meio ambiente, sendo esta temperatura preservada num limite estreito de 33,0 a 42,0 °C. A alteração dessa temperatura é considerada, claramente, um indicador de doença, e o controle da temperatura corporal se dá por um processo fisiológico chamado termorregulação.
Considerando-se que foi medida a temperatura de um paciente e se obteve a indicação de 40,0 °C, então se fosse utilizado um termômetro na escala Fahrenheit, a indicação correspondente, em °F, é igual a
Para converter uma indicação Celsius em Fahrenheit, usamos
$$T_F=\frac95T_C+32$$
$$T_F=\frac95\cdot40+32=72+32=104\ \mathrm{^{\circ}F}$$
Aqui se converte uma temperatura, por isso o termo 32 deve ser mantido
Alternativa do gabarito oficial: A
O ultrassom que produz imagens para diagnósticos médicos utiliza uma fonte de ultrassom que envia um feixe de pulsos sonoros de 1,0 a 5,0 MHz através do corpo. O tempo requerido para esses pulsos sonoros serem refletidos fornece informações sobre a distância das várias estruturas, ou órgãos, no trajeto do feixe.
Considerando-se a velocidade média do som no corpo humano igual a 1500,0 m/s e uma fonte de 4,0 MHz, é correto afirmar que o comprimento de onda do pulso sonoro utilizado, em mm, é igual a
Primeiro, convertemos megahertz para hertz
$$f=4\ \mathrm{MHz}=4\cdot10^6\ \mathrm{Hz}$$
Pela relação fundamental das ondas
$$\lambda=\frac vf=\frac{1500}{4\cdot10^6}=3{,}75\cdot10^{-4}\ \mathrm{m}$$
$$\lambda=0{,}375\ \mathrm{mm}$$
Alternativa do gabarito oficial: C
A ultrassonografia ou ecografia é um método de exame de imagem que utiliza ondas ultrassônicas que, ao atravessarem os tecidos dos órgãos pesquisados, retornam em forma de ecos, fornecendo imagens instantâneas durante o procedimento.
Com base nos conhecimentos sobre Ondas, é correto afirmar:
O gabarito indica a alternativa D. Em uma onda plana, as frentes de onda são planos paralelos e os raios de propagação são perpendiculares a esses planos
A velocidade depende das propriedades do meio; um pulso transporta energia sem transporte global de matéria; e frequência e comprimento de onda únicos caracterizam uma onda periódica monocromática. Na passagem entre meios, também pode existir transmissão
Alternativa do gabarito oficial: D
Nas cirurgias oculares, do descolamento de retina, utiliza-se a fotocoagulação, em que o feixe de um laser a Rubi é concentrado e dirigido para o interior do olho, de forma a passar através da pupila sem tocar a íris, que, de outra maneira, seria danificada. O feixe queima uma área muito restrita da retina, e a coagulação do sangue prende-a à parte interna do bulbo ocular.
Com base nos conhecimentos sobre a Óptica Geométrica, é correto afirmar:
A córnea e o cristalino focalizam a luz na retina. As células da retina transformam a luz em sinais nervosos, conduzidos ao cérebro pelo nervo óptico. Essa é a alternativa C
O ponto remoto é o mais distante visto com nitidez. A miopia é corrigida com lente divergente. O cristalino funciona como lente convergente, e a imagem se forma sobre a retina, não sobre a pupila
Alternativa do gabarito oficial: C
O choque elétrico é uma resposta fisiológica, indesejável e desnecessária, à passagem de corrente elétrica através do corpo humano e, dentre os efeitos mais comuns produzidos no corpo percorrido por uma corrente, estão a parada respiratória e as queimaduras.
Considerando-se que por uma porção do corpo em que a resistência elétrica corresponde a 5,0 kΩ passa uma corrente elétrica de intensidade 2 mA, durante 20,0 s, então a energia elétrica gerada, em J, é igual a
Convertemos resistência e corrente para as unidades do SI
$$R=5\ \mathrm{k\Omega}=5000\ \Omega\qquad I=2\ \mathrm{mA}=0{,}002\ \mathrm{A}$$
Pelo efeito Joule
$$E=RI^2t$$
$$E=5000(0{,}002)^2\cdot20=0{,}40\ \mathrm{J}$$
Alternativa do gabarito oficial: A
O eletrocardiograma mede os impulsos gerados para sincronizar os batimentos do coração e são da ordem de mV. Os sinais são captados por meio de eletrodos fixados no peito do paciente para registrar a formação do sinal elétrico do coração.
Considerando-se que seja aplicada entre os braços de um paciente uma voltagem de 12 mV e sendo a resistência elétrica nessa parte do corpo de valor igual a 2,0 kΩ, então a corrente provocada por essa ddp tem intensidade, em μA, igual a
Pela lei de Ohm, a corrente é a diferença de potencial dividida pela resistência
$$U=12\cdot10^{-3}\ \mathrm{V}\qquad R=2\cdot10^3\ \Omega$$
$$I=\frac UR=\frac{12\cdot10^{-3}}{2\cdot10^3}=6\cdot10^{-6}\ \mathrm{A}$$
$$I=6{,}0\ \mathrm{\mu A}$$
Alternativa do gabarito oficial: D
A técnica de diagnóstico por imagem bastante utilizada atualmente, a ressonância magnética, utiliza a resposta dos prótons pertencentes aos núcleos atômicos quando submetidos a campos magnéticos.
Com base nos conhecimentos sobre o Eletromagnetismo, é correto afirmar:
A lei de Lenz determina o sentido da corrente induzida: o campo criado por essa corrente se opõe à variação do fluxo que a originou. Portanto, a alternativa B é correta
$$\varepsilon=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$
O sinal negativo representa essa oposição. Campo elétrico e campo magnético são vetores; o fluxo depende do campo, da área e da orientação da superfície
Alternativa do gabarito oficial: B