Prova de Física da Medicina 2022.2, com resolução comentada pelo Método TEF.
Q48
Campo magnético — Movimento de carga elétrica
Uma carga $q$ é lançada, com uma velocidade vertical $v$, perpendicularmente a um campo magnético uniforme horizontal $B$, de acordo com a figura a seguir.
Sobre o movimento executado pela partícula, desprezando o campo gravitacional, afirma-se que é
A)helicoidal e uniforme.
B)circular e uniforme.
C)circular e uniformemente variado.
D)retilíneo e uniforme.
E)retilíneo e uniformemente variado.
Gabarito — Unichristus 2022.2
B
Resolução
A força magnética tem módulo $F=|q|vB$ e permanece sempre perpendicular à velocidade da partícula.
Assim, ela não realiza trabalho e não altera o módulo da velocidade. Sua função é apenas mudar continuamente a direção do vetor velocidade, atuando como força centrípeta.
Como a velocidade é perpendicular ao campo magnético, a trajetória é circular e o movimento é uniforme.
Q49
Ondas em cordas — Velocidade de propagação
Um estudante, dispondo de uma corda homogênea de 5 m de comprimento e 4 kg de massa, faz um experimento, tensionando-a com uma força de 180 N. Uma perturbação na corda tracionada faz que uma onda se propague por ela com uma velocidade de
A)20 m/s.
B)25 m/s.
C)30 m/s.
D)10 m/s.
E)15 m/s.
Gabarito — Unichristus 2022.2
E
Resolução
A densidade linear da corda é $\mu=m/L=4/5=0{,}8\text{ kg/m}$.
A velocidade de uma onda transversal em uma corda tracionada é $v=\sqrt{F/\mu}=\sqrt{180/0{,}8}=\sqrt{225}=15\text{ m/s}$.
Q50
Termodinâmica — Gás ideal em transformação isovolumétrica
À temperatura de 27 °C, um gás monoatômico ideal, com pressão de $4{,}8\times10^{7}\text{ N/m}^2$, ocupa um volume de 10 L. Em determinado instante, são adicionados 10 kcal de calor ao sistema, e seu volume não é alterado. Para essas condições, a variação de temperatura do gás
Dados: R = 8 J/mol·K e 1 cal = 4 J.
A)está compreendida entre 15 K e 16 K.
B)está compreendida entre 12 K e 13 K.
C)é igual a 15 K.
D)é igual a 16 K.
E)é superior a 16 K.
Gabarito — Unichristus 2022.2
E
Resolução
Pela equação de Clapeyron: $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{(4{,}8\times10^{7})(10\times10^{-3})}{8\times300}=200\text{ mol}$.
Como o volume permanece constante, o gás não realiza trabalho. Logo, todo o calor recebido aumenta sua energia interna: $Q=\Delta U=nC_V\Delta T$.
Para um gás monoatômico ideal, $C_V=3R/2=12\text{ J/mol}\cdot\text{K}$.
$40.000=200\times12\times\Delta T \Rightarrow \Delta T=16{,}7\text{ K}$.
Q51
Estática e rotação — Torque de uma força
A figura a seguir apresenta um cilindro rotacionando no sentido horário em torno do eixo de rotação indicado. Sobre esse corpo, atuam quatro forças de mesmo módulo.
Considerando o texto e a imagem, depreende-se que o(a)
A)força 3 não realiza torque, uma vez que ela atua a uma distância menor que as forças 1 e 2.
B)torque resultante no cilindro é nulo, pois o somatório das forças é zero.
C)força 4 não realiza torque sobre o cilindro, pois o seu prolongamento passa pelo centro O.
D)torque realizado pela força 3 possui módulo menor que o realizado pela força 4.
E)torque realizado pelas forças 1 e 2 possuem módulos diferentes.
Gabarito — Unichristus 2022.2
C
Resolução
O torque de uma força em relação ao eixo depende da distância perpendicular entre o eixo e a linha de ação da força: $\tau=Fd$.
Quando a linha de ação passa pelo eixo de rotação, o braço de alavanca é nulo e, portanto, o torque também é nulo.
Na figura, o prolongamento da linha de ação da força 4 passa pelo centro O.
Q52
Cinemática — Gráficos da posição e da aceleração
O movimento, em condições ideais, de um corpo pode ser classificado como retilíneo e uniforme quando a variação de posição em função do tempo é constante para intervalos temporais sucessivamente iguais. Já um movimento retilíneo uniformemente variado é classificado devido a uma variação linear da velocidade em função do tempo.
Com base nessas informações, os gráficos que representam de forma coerente a variação da posição e da aceleração para uma mesma classe de movimento são:
Dado: o encontro dos eixos cartesianos de cada gráfico representa a origem de par ordenado igual a zero.
Gabarito — Unichristus 2022.2
C
Resolução
No movimento retilíneo uniforme, a posição varia linearmente com o tempo, enquanto a aceleração é nula.
A única alternativa que apresenta simultaneamente um gráfico linear de posição por tempo e aceleração igual a zero é a alternativa C.
Q53
Calorimetria — Mistura de água e gelo
Em um recipiente com paredes adiabáticas, de capacidade térmica desprezível, contendo 120 g de água a 50 °C, colocam-se 36 g de gelo a 0 °C. O calor específico da água é 1,0 cal/g·°C; e o calor de fusão do gelo, 80 cal/g.
No equilíbrio térmico, o recipiente possuirá
A)156 g de água a uma temperatura de 20 °C.
B)21 g de água e 135 g de gelo, ambos a 0 °C.
C)156 g de água a uma temperatura de 40 °C.
D)135 g de água e 21 g de gelo, ambos a 0 °C.
E)156 g de gelo a uma temperatura de 0 °C.
Gabarito — Unichristus 2022.2
A
Resolução
A água pode ceder, ao esfriar até 0 °C: $Q_{água}=120\times1\times50=6.000\text{ cal}$.
Para derreter completamente o gelo: $Q_{fusão}=36\times80=2.880\text{ cal}$.
Como 6.000 cal > 2.880 cal, todo o gelo derrete. O calor restante é $Q_{restante}=6.000-2.880=3.120\text{ cal}$.
Esse calor aquece os 156 g de água formados: $3.120=156\times1\times T \Rightarrow T=20°C$.
Q54
Hidrostática — Empuxo e flutuação
Uma balsa em forma de paralelepípedo de massa $m=500\text{ kg}$, que faz travessias comunicando duas comunidades ribeirinhas, está flutuando em repouso, sem passageiros, com 5 cm submersos. Assim, infere-se que, se a balsa tiver sua parte submersa aumentada em 3 cm, o peso do objeto colocado sobre ela foi de
A)2500 N.
B)3000 N.
C)4000 N.
D)1500 N.
E)1000 N.
Gabarito — Unichristus 2022.2
B
Resolução
Como a área da base da balsa é constante, o volume deslocado é diretamente proporcional à altura submersa.
Com 5 cm submersos, o empuxo equilibra o peso da balsa de massa 500 kg. O acréscimo de 3 cm corresponde a uma massa adicional: $m_{obj}/500=3/5 \Rightarrow m_{obj}=300\text{ kg}$.
