BAHIANA · 2017.2 — Medicina — Prova Objetiva — Questões de Física comentadas — Método TEF

Base. A força gravitacional é a resultante centrípeta: $\dfrac{GMm}{r^2}=\dfrac{mv^2}{r}$, com $r=R+h$.

Velocidade. $v=\left(\dfrac{GM}{r}\right)^{\frac12}$; ela depende da massa $M$ da Terra, e não da massa $m$ do satélite, como diz a primeira afirmação.

Período. $T=\dfrac{2\pi r}{v}=2\pi\left(\dfrac{r^3}{GM}\right)^{\frac12}$; a expressão da afirmação omite o expoente 3 de $r$.

Energia cinética. $E_c=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{m}{2}\cdot\dfrac{GM}{r}=\dfrac{GMm}{2r}$.

Objetos flutuando. O satélite e os objetos estão sob ação da gravidade da Terra e em queda livre ao redor dela; a flutuação é a ausência de peso aparente, e não ausência de campo gravitacional.

Energia potencial. Com referencial no infinito, $E_p=-\dfrac{GMm}{r}$, que é inversamente proporcional a $r=R+h$ (e negativa), e não diretamente proporcional à altitude.

Fluxo de calor (lei de Fourier). $\Phi=\dfrac{kA\,\Delta\theta}{L}=\dfrac{0{,}92\cdot5{,}0\cdot(100-0)}{100{,}0}=4{,}6\text{ cal/s}$, e não $6{,}4\text{ cal/s}$.

Calor em 40 min. $40\text{ min}=2400\text{ s}$: $Q=\Phi\,\Delta t=4{,}6\cdot2400=1{,}1\cdot10^{4}\text{ cal}$, uma potência de dez acima da indicada ($10^3$).

Gelo fundido. $m=\dfrac{Q}{L_f}=\dfrac{1{,}1\cdot10^{4}}{80}\approx138\text{ g}$, e não $169\text{ g}$.

Vapor condensado. $m=\dfrac{Q}{L_v}=\dfrac{11\,040}{540}\approx20{,}4\text{ g}\approx20{,}0\text{ g}$.

Temperatura na barra. No regime estacionário a temperatura varia linearmente: $\dfrac{100-0}{100\text{ cm}}=1{,}0\,^\circ\text{C/cm}$. A $80{,}0\text{ cm}$ da extremidade quente, $\theta=100-80{,}0\cdot1{,}0=20\,^\circ\text{C}$, e não $25\,^\circ\text{C}$.

Ocular de Galileu. A ocular do telescópio de Galileu é divergente; a lupa é uma lente convergente. Logo, não têm a mesma função.

Focos superpostos. Os focos coincidem apenas em uma regulagem particular (ajuste afocal); a distância entre as lentes pode ser alterada para focalizar objetos a diferentes distâncias, de modo que “sempre” é incorreto.

Objetiva de Galileu. A objetiva, convergente, conjuga a um objeto distante uma imagem real, invertida e menor, situada perto do seu foco; a imagem final, vista através da ocular divergente, é direita.

Imagem no foco da ocular. A imagem de um objeto distante forma-se no foco da objetiva. No telescópio kepleriano ela só fica sobre o foco objeto da ocular no ajuste particular em que a imagem final se forma no infinito; no caso geral, ela fica entre o foco objeto e o centro óptico da ocular.

Magnificação no telescópio de Kepler. A ocular funciona como lupa para a imagem real fornecida pela objetiva: para que a ocular conjugue uma imagem virtual e ampliada, essa imagem deve estar entre o foco principal objeto e o centro óptico da ocular, que é o que a afirmação descreve.

Ângulo limite núcleo–casca. $\text{sen}\,\theta_L=\dfrac{n_{casca}}{n_{núcleo}}=\dfrac{1{,}30}{1{,}50}\approx0{,}87\Rightarrow\theta_L=60^\circ$. Há reflexão total se o raio incide na interface núcleo–casca com ângulo $\geq60^\circ$ em relação à normal, isto é, se forma com o eixo da fibra um ângulo $\leq30^\circ$ dentro do núcleo.

Entrada na fibra. Na face de entrada (ar–núcleo): $1{,}0\cdot\text{sen}\,\theta_{ar}=1{,}50\cdot\text{sen}\,30^\circ=0{,}75\Rightarrow\theta_{ar}=49^\circ$. Assim, os raios que incidem com ângulo $\leq49^\circ$ em relação à normal ficam confinados.

Cone de captação. O semiângulo do cone é $49^\circ$ (cone total de $98^\circ$), e não $30^\circ$ ($30^\circ$ é o ângulo máximo dentro do núcleo, em relação ao eixo).

Velocidade. No núcleo $v=\dfrac{c}{n}=\dfrac{c}{1{,}50}$, menor que a velocidade da luz no ar ($\approx c$).

Refração núcleo–ar. O valor de $30^\circ$ é o ângulo limite no interior do núcleo; ao sair para o ar, o ângulo correspondente é de $49^\circ$ ($\text{sen}\,\theta=1{,}50\cdot0{,}50=0{,}75$), e não menor que $30^\circ$.

Dependência da reflexão total. Além da diferença (razão) entre os índices de refração do núcleo e da casca, a reflexão total depende do ângulo de incidência na interface; por isso, só os raios dentro do cone de captação ficam confinados.

Campo. $E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{60}{1{,}0\cdot10^{-2}}=6{,}0\cdot10^{3}\text{ N/C}$, e não $500{,}0\text{ N/C}$.

Aceleração. A força elétrica $F=qE$ aponta para a placa negativa (carga positiva), e $m=4{,}0\cdot10^{-13}\text{ g}=4{,}0\cdot10^{-16}\text{ kg}$: $a=\dfrac{qE}{m}=\dfrac{6{,}4\cdot10^{-19}\cdot6{,}0\cdot10^{3}}{4{,}0\cdot10^{-16}}=9{,}6\text{ m/s}^2$, vertical e descendente.

Velocidade. A velocidade não é constante: há aceleração vertical, de modo que a trajetória é parabólica.

Tempo até a placa negativa. Na vertical, $d_1=\dfrac12at^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2\cdot5{,}0\cdot10^{-3}}{9{,}6}}\approx3{,}2\cdot10^{-2}\text{ s}$, e não $0{,}02\text{ s}$.

Tempo de percurso. Se a partícula atravessasse todo o filtro, levaria $\dfrac{0{,}6}{0{,}80}=0{,}75\text{ s}$; porém ela atinge a placa em $\approx0{,}03\text{ s}$, antes de percorrer todo o comprimento ($0{,}8\cdot0{,}032\approx2{,}6\text{ cm}$), e fica retida.

Carga em campo magnético. Com $\vec v\perp\vec B$, a força magnética tem módulo constante $F=qvB$ e é perpendicular à velocidade: ela é a resultante centrípeta, e o movimento é circular uniforme (raio $R=\dfrac{mv}{qB}$).

Ímãs. Cargas em repouso (equilíbrio eletrostático) não produzem campo magnético; não há magnetização.

Capacitor. Um capacitor é um sistema de dois condutores (armaduras) separados por um isolante; um corpo eletrizado, isolado, não é um capacitor só por armazenar cargas.

Área. A maior face tem $20\text{ nm}\times500\text{ nm}=1{,}0\cdot10^{4}\text{ nm}^2=1{,}0\cdot10^{-2}\,\mu\text{m}^2$, muito menor que $10\,\mu\text{m}^2$.

Potencial. No equilíbrio eletrostático, o campo elétrico no interior de um condutor é nulo, mas o potencial elétrico é constante e igual ao da superfície, e não nulo.