Processo Seletivo 2022.2 · Prova de Conhecimentos Gerais Contemporâneos · Física Q23–Q25 · 35 questões objetivas · aplicação em 12/06/2022.
Gabarito não oficial: a tabela de gabarito definitivo do caderno disponível (Tipos 1, 2 e 3) está com as respostas em branco. As alternativas indicadas abaixo foram resolvidas pelo autor e não representam o gabarito divulgado pela banca. Arquivo de provas e gabaritos da Bahiana.
Q23
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e Aceleração de um Corpo Imerso
A pandemia da COVID-19 gerou uma alta demanda por máscaras de proteção para profissionais da área de saúde. Neste contexto, foi organizado o Projeto Face Shield for Life 3D, um hub de makers voltado para a confecção de material de proteção facial por meio de impressão 3D, composto de um grupo de voluntários, profissionais de saúde, professores, alunos e colaboradores de várias áreas e instituições, cujo grupo gestor é formado, entre outros, por pesquisadores da Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública (BAHIANA).
O Face Shield produzido tem uma densidade de $1{,}2\text{ g/cm}^3$. No processo de higienização, após a produção, o material é imerso em um tanque com álcool, de densidade $0{,}9\text{ g/cm}^3$, em um local onde o módulo da aceleração da gravidade é $10\text{ m/s}^2$.
Com base nas informações e nos conhecimentos de Mecânica, pode-se afirmar corretamente que o valor da aceleração do Face Shield que executa movimento descente, quando totalmente imerso no álcool e antes de encostar na superfície inferior do tanque, é igual a
A)$1{,}0\text{ m/s}^2$.
B)$2{,}5\text{ m/s}^2$.
C)$5{,}0\text{ m/s}^2$.
D)$10{,}0\text{ m/s}^2$.
E)$12{,}0\text{ m/s}^2$.
Resposta resolvida — Bahiana 2022.2 (gabarito definitivo em branco no caderno disponível):
B
Resolução
Com o corpo totalmente imerso, atuam o peso $P=\rho_c V g$, para baixo, e o empuxo $E=\rho_f V g$, para cima, em que $V$ é o volume do corpo (igual ao volume de fluido deslocado). Descendo com aceleração $a$, a segunda lei de Newton fica:
$P-E=m\,a\;\Rightarrow\;\rho_c V g-\rho_f V g=\rho_c V\,a$.
O volume $V$ se cancela, o que mostra que a aceleração não depende do tamanho do objeto:
O resultado é uma fração da aceleração da gravidade: quanto mais próximas as densidades, menor a aceleração. Se o corpo tivesse a densidade do álcool, o empuxo equilibraria o peso e a aceleração seria nula.
Q24
Ondulatória — Ondas — Ultrassom, Velocidade e Comprimento de Onda
(...)Mas, continuando com a história, em 1975 inauguramos o IPERBA, Instituto de Perinatologia da Bahia, construído e equipado com o que havia de mais moderno na época, como os primeiros aparelhos de ultrassonografia da Bahia, doados pelo governo da Suíça. A Bahia foi um dos estados pioneiros no uso de aparelhos de ultrassonografia, sendo o quarto estado brasileiro a receber esses equipamentos que, à época, eram modelos modernos e operavam com ultrassons de frequência $2{,}25\text{ MHz}$.
Dra. SOLIANI, Maria Luísa Carvalho. Discurso. Disponível em: <https://silo.tips/download/excelentissimas-autoridades-aqui-presentes>. Acesso em: abr. 2022. Com ajustes.
Considere que o ultrassom incide sobre uma membrana, representada pela linha horizontal superior da figura, e que o sinal de retorno pode ser o diretamente refletido na interface entre os meios 1 e 2, levando $0{,}02\text{ s}$ segundo no trecho de ida e volta, ou pode ser o sinal que retorna do meio 2, demorando um total de $0{,}06$ segundo. Os meios 1 e 2 são distintos, mas, de mesma espessura, e estão representados na figura.
Com base nessas informações e nos conhecimentos de mecânica ondulatória, é correto afirmar que a relação entre os comprimentos de onda no meio 1, $\lambda_1$, e o do meio 2, $\lambda_2$, está representada em
A)$\lambda_2=0{,}5\lambda_1$
B)$\lambda_2=1{,}0\lambda_1$
C)$\lambda_2=1{,}5\lambda_1$
D)$\lambda_2=2{,}0\lambda_1$
E)$\lambda_2=2{,}5\lambda_1$
Resposta resolvida — Bahiana 2022.2 (gabarito definitivo em branco no caderno disponível):
A
Resolução
Seja $d$ a espessura de cada meio. O eco da interface percorre o meio 1 duas vezes (ida e volta):
$2d=v_1\cdot0{,}02$.
O sinal que atravessa também o meio 2 leva $0{,}06\text{ s}$ no total. Descontando os $0{,}02\text{ s}$ gastos no meio 1, restam $0{,}04\text{ s}$ para ida e volta no meio 2:
$2d=v_2\cdot0{,}04$.
Igualando as duas expressões da mesma distância, $v_1\cdot0{,}02=v_2\cdot0{,}04$, ou seja, $v_2=\dfrac{v_1}{2}$.
Ao passar de um meio para outro, a frequência da onda é fixada pela fonte e não muda ($f=2{,}25\text{ MHz}$ nos dois meios). Como $v=\lambda f$:
A onda é mais lenta no meio 2, e o comprimento de onda diminui na mesma proporção.
Q25
Mecânica — Vetores — Deslocamento Resultante
Durante o treinamento de cirurgia remota, controlando um braço robótico, o médico notou que cada segundo que segurava o controle em uma direção, o braço se movia $2{,}0$ milímetros. Ele fez, então, a seguinte sequência de movimentos no controle para mover o braço horizontalmente: $2$ segundos para a direita, $4$ segundos para frente e $1$ segundo para a direita.
Com base nas informações apresentadas, é correto afirmar que o módulo do deslocamento do braço robótico foi de
A)$2{,}0\text{ mm}$
B)$5{,}0\text{ mm}$
C)$7{,}0\text{ mm}$
D)$10{,}0\text{ mm}$
E)$12{,}0\text{ mm}$
Resposta resolvida — Bahiana 2022.2 (gabarito definitivo em branco no caderno disponível):
D
Resolução
O deslocamento é uma grandeza vetorial, de modo que só se somam diretamente trechos na mesma direção. Cada segundo equivale a $2{,}0\text{ mm}$:
• Para a direita: $(2+1)\,\text{s}\cdot2{,}0=6{,}0\text{ mm}$.
• Para frente: $4\,\text{s}\cdot2{,}0=8{,}0\text{ mm}$.
Direita e frente são direções perpendiculares (ambas no plano horizontal), então o módulo do deslocamento é a hipotenusa:
