Prova de Física da Medicina 2025.1.2, com resolução comentada pelo Método TEF.
Q31
Óptica geométrica — Sombra projetada por fonte pontual
Um arquiteto está projetando a iluminação de um salão de festas com pé-direito de 5 m. No teto, ele planeja instalar uma lâmpada de dimensões desprezíveis, posicionada no centro do teto. A 3 m abaixo do teto, será colocada horizontalmente uma placa decorativa opaca de 1,5 m de comprimento. A lâmpada e a placa decorativa estarão alinhadas verticalmente, são paralelas e possuem os seus pontos médios sobre a mesma linha.
Assim, estima-se que o comprimento da sombra projetada pela placa decorativa no chão é de
A)2,25 m.
B)2,50 m.
C)2,75 m.
D)3,45 m.
E)3,85 m.
Gabarito — Unichristus 2025.1.2
B
Resolução
A lâmpada (fonte pontual) está no teto, a 5 m do chão. A placa está 3 m abaixo do teto, ou seja, a $5-3=2\text{ m}$ do chão.
Como a fonte é pontual, os raios de luz que tangenciam as bordas da placa formam triângulos semelhantes entre o segmento "lâmpada–placa" e o segmento "lâmpada–sombra no chão". A razão de semelhança é a razão entre as distâncias verticais até a fonte: $\dfrac{5}{5-2}=\dfrac{5}{3}$.
Logo, o comprimento da sombra é $L_{sombra}=1{,}5\times\dfrac{5}{3}=2{,}5\text{ m}$.
Q32
Termodinâmica — Expansão adiabática
Os extintores de CO₂ são amplamente utilizados no combate a incêndios de categorias B e C, sendo eficazes para apagar chamas causadas por líquidos inflamáveis ou equipamentos elétricos. Esses extintores contêm gás carbônico armazenado sob alta pressão na forma líquida. Ao pressionar o gatilho, o gás é liberado velozmente através de um bocal, expandindo-se para a atmosfera. Durante o uso, é comum observar cristais de gelo formados no bocal do extintor.
Qual transformação termodinâmica está diretamente relacionada ao processo mencionado?
A)Isotérmica.
B)Isobárica.
C)Isocórica.
D)Isopressiva.
E)Adiabática.
Gabarito — Unichristus 2025.1.2
E
Resolução
A liberação do CO₂ pelo bocal é muito rápida — rápida demais para que ocorra troca significativa de calor com o ambiente durante o processo. Isso caracteriza uma transformação adiabática ($Q\approx0$).
Na expansão adiabática, o gás realiza trabalho às custas da própria energia interna, o que reduz sua temperatura drasticamente — por isso é comum observar a formação de cristais de gelo (a partir da umidade do ar) no bocal do extintor.
Q33
Eletrodinâmica — Efeito Joule em circuitos com cargas em paralelo
Em uma campanha de conscientização sobre o uso seguro da energia elétrica, uma concessionária destacou os perigos de sobrecarregar as instalações elétricas residenciais. O material da campanha menciona que práticas inadequadas, como o uso de extensões em "T" para ligar vários eletrodomésticos em uma mesma tomada, podem provocar sobreaquecimento dos fios, aumentando o risco de incêndios e danos ao sistema elétrico.
Essa campanha é de suma importância, pois o(a)
A)uso de extensões em "T" aumenta a tensão no circuito, ocasionando superaquecimento e danos aos fios devido ao efeito Joule.
B)corrente elétrica no circuito cresce quando vários aparelhos estão ligados a uma única tomada, elevando a dissipação de energia térmica devido ao efeito Joule.
C)sobrecarga causada por vários aparelhos diminui a resistência elétrica dos fios conectores, resultando em um maior consumo de energia e risco de incêndio.
D)uso de extensões em "T" reduz a tensão no circuito, causando o superaquecimento dos fios e a sobrecarga dos equipamentos conectados.
E)ligação de vários aparelhos em uma extensão em "T" resulta em um aumento da resistência equivalente do circuito, provocando um superaquecimento.
Gabarito — Unichristus 2025.1.2
B
Resolução
Os aparelhos ligados a uma extensão em "T" ficam associados em paralelo, mantendo a mesma tensão da rede. Como cada aparelho consome sua própria corrente, a corrente total fornecida pela tomada é a soma das correntes individuais — ou seja, ela cresce conforme mais aparelhos são conectados.
A potência dissipada em forma de calor nos fios (efeito Joule) é $P=Ri^2$, de modo que o aumento da corrente total eleva significativamente essa dissipação, podendo superar a capacidade térmica dos fios e causar sobreaquecimento.
Q34
Hidrostática — Pressão da coluna líquida
Em um condomínio, cinco caixas-d'água estão posicionadas em alturas diferentes. Cada caixa fornece água para os apartamentos, e a pressão no nível do solo depende da altura total da coluna de água. Sabe-se que a densidade da água é $1\,000\text{ kg/m}^3$ e que a aceleração da gravidade vale $10\text{ m/s}^2$.
A tabela a seguir apresenta as alturas totais da coluna de água de cada caixa (soma da altura da base inferior da caixa d'água até o solo e do nível de água dentro dela).
Caixa A: 10 m · Caixa B: 12 m · Caixa C: 15 m · Caixa D: 20 m · Caixa E: 25 m
Qual das caixas gerará uma pressão da coluna líquida de 150 kPa no nível do solo?
A)A
B)B
C)C
D)D
E)E
Gabarito — Unichristus 2025.1.2
C
Resolução
A pressão hidrostática exercida por uma coluna líquida é $P=\rho g h$.
Isolando a altura: $h=\dfrac{P}{\rho g}=\dfrac{150\,000}{1\,000\times10}=15\text{ m}$.
Essa altura corresponde à caixa C.
Q35
Trabalho, potência e rendimento — Veículo elétrico
Um engenheiro está avaliando o desempenho mecânico de um veículo para determinar sua autonomia em condições reais de rodagem. O carro é elétrico e possui um motor com rendimento de 75%. Observa-se que, trafegando com uma velocidade constante de 90 km/h, o carro experimenta uma força de resistência total (soma das resistências ao rolamento e aerodinâmica) de 300 N.
Dessa forma, para a velocidade citada, calcula-se que a potência média da bateria vale
A)10 kW.
B)15 kW.
C)25 kW.
D)27 kW.
E)36 kW.
Gabarito — Unichristus 2025.1.2
A
Resolução
Convertendo a velocidade: $v=90\text{ km/h}=25\text{ m/s}$.
Como o carro está em velocidade constante, a força de tração do motor equilibra a resistência total: $F_{tração}=300\text{ N}$. A potência mecânica útil é $P_{útil}=F\cdot v=300\times25=7\,500\text{ W}$.
Como o motor tem rendimento de 75%, a potência que a bateria precisa fornecer é maior que a útil: $P_{bateria}=\dfrac{P_{útil}}{\eta}=\dfrac{7\,500}{0{,}75}=10\,000\text{ W}=10\text{ kW}$.