Prova de Física do Processo Seletivo de Medicina 2009.2, com resolução comentada pelo Método TEF.
Atenção: não localizamos o gabarito oficial desta edição (2009.2). As respostas abaixo são resultado de resolução própria, obtida a partir dos princípios físicos envolvidos em cada questão. Caso o gabarito oficial seja disponibilizado, esta página será atualizada e qualquer divergência será destacada.
Q8
Cinemática — Queda livre
Uma pedra é abandonada, a partir do repouso, do topo de uma torre em um local onde a aceleração da gravidade vale $g=10\text{ m/s}^2$. Desprezando a resistência do ar e sabendo que, no último segundo de queda, a pedra percorreu 55 m, pode-se concluir corretamente que a altura da torre é, em metros,
A)180
B)245
C)275
D)320
E)405
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
A
Resolução
Se o tempo total de queda é $T$, a distância percorrida no último segundo é $\Delta s = H - H(T-1)$, onde $H(t)=\dfrac{gt^2}{2}$.
$\Delta s = \dfrac{g}{2}\left[T^2-(T-1)^2\right] = \dfrac{g}{2}(2T-1) = 55$.
Com $g=10$: $5(2T-1)=55 \Rightarrow 2T-1=11 \Rightarrow T=6\text{ s}$.
Altura da torre: $H=\dfrac{g T^2}{2}=\dfrac{10\times36}{2}=180\text{ m}$.
Alternativa A.
Q9
Dinâmica — Empuxo do ar e 2ª Lei de Newton
Um balão abandonado no ar desce com aceleração de $0{,}20\text{ m/s}^2$. Retirando-se do balão a massa de 2,0 kg, quando solto, ele passa a subir com aceleração de $0{,}20\text{ m/s}^2$. Considere o empuxo do ar constante nas duas situações e adote $g=9{,}8\text{ m/s}^2$.
A massa original do balão era, em kg,
A)20
B)30
C)40
D)50
E)60
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
D
Resolução
Antes de retirar a massa, o balão (massa $M$) desce: $Mg-B=Ma_1$, com $a_1=0{,}20\text{ m/s}^2$, logo $B=M(g-a_1)$.
Depois de retirar $\Delta m=2{,}0\text{ kg}$, o balão (massa $M-\Delta m$) sobe: $B-(M-\Delta m)g=(M-\Delta m)a_2$, com $a_2=0{,}20\text{ m/s}^2$.
Substituindo $B$ na segunda equação e isolando $M$: $M(g-a_1)-(M-\Delta m)g=(M-\Delta m)a_2$.
Uma esfera de argila úmida, de massa 200 g, cai a partir do repouso, da altura de 5,0 m e, no choque com o solo, se deforma e permanece parada. Adotando $g=10\text{ m/s}^2$, o módulo do impulso sofrido pela argila durante o choque é, em $\text{N}\cdot\text{s}$,
A)0,20
B)1,0
C)2,0
D)10
E)20
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
C
Resolução
Velocidade de chegada ao solo: $v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times10\times5{,}0}=10\text{ m/s}$.
O impulso é igual à variação da quantidade de movimento: $I=|\Delta p|=m|v_f-v_i|=0{,}200\times|0-10|=2{,}0\text{ N}\cdot\text{s}$.
Alternativa C.
Q11
Termologia — Calorimetria com mudança de fase
Um calorímetro de capacidade térmica 50 cal/°C contém 200 g de água, estando inicialmente a 60 °C. Derramam-se no seu interior 300 g de um certo líquido a 85 °C juntamente com 80 g de gelo a −20 °C. Com o experimento realizado ao nível do mar, obteve-se, no equilíbrio térmico, a temperatura final de 35 °C.
Nestas condições, o calor específico do líquido, em cal/g.°C, vale (calor específico da água = 1,0; calor específico do gelo = 0,50; calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g).
A)0,20
B)0,25
C)0,30
D)0,35
E)0,40
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
B
Resolução
Calor cedido pela água: $Q_1=200\times1{,}0\times(60-35)=5000\text{ cal}$.
Calor cedido pelo calorímetro: $Q_2=50\times(60-35)=1250\text{ cal}$.
Calor cedido pelo líquido: $Q_3=300\times c\times(85-35)=15000\,c$.
Calor recebido pelo gelo: aquecer de −20°C a 0°C ($80\times0{,}5\times20=800\text{ cal}$), fundir ($80\times80=6400\text{ cal}$) e aquecer a água resultante de 0°C a 35°C ($80\times1{,}0\times35=2800\text{ cal}$). Total: $800+6400+2800=10000\text{ cal}$.
Um raio de luz monocromática, que se propaga num meio transparente A, incide na superfície plana de separação com outro meio transparente B. O ângulo de incidência é de 60° e o de refração é 30°. Se a velocidade de propagação dessa luz no meio A é $\sqrt{3}\times10^8\text{ m/s}$, ao passar para o meio B sua velocidade, em $10^8\text{ m/s}$, passa a ser
A)$\dfrac{1}{2}$
B)$\dfrac{\sqrt{3}}{3}$
C)$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$
D)1
E)$\sqrt{2}$
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
D
Resolução
Pela lei de Snell, em termos de velocidade de propagação: $\dfrac{\text{sen}\,\theta_A}{\text{sen}\,\theta_B}=\dfrac{v_A}{v_B}$.
Um gerador de f.e.m. $E=20\text{ V}$ e resistência interna $r$ alimenta um circuito constituído por resistores de resistências elétricas $R_1=2{,}0\,\Omega$ (em série, entre o gerador e o ponto A), $R_2=6{,}0\,\Omega$ e $R_3=3{,}0\,\Omega$ (ambos ligados em paralelo entre os pontos A e B).
Sabe-se que o gerador está fornecendo a potência máxima. Nessa condição, o valor da resistência interna, em ohm, e a tensão entre os pontos A e B, em volts, valem, respectivamente,
A)1,0 e 5,0
B)1,0 e 10
C)2,0 e 5,0
D)2,0 e 10
E)4,0 e 5,0
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
E
Resolução
A resistência externa total é $R_1$ em série com o paralelo de $R_2$ e $R_3$: $R_{23}=\dfrac{R_2 R_3}{R_2+R_3}=\dfrac{6\times3}{9}=2{,}0\,\Omega$, logo $R_{ext}=R_1+R_{23}=2{,}0+2{,}0=4{,}0\,\Omega$.
A potência entregue pelo gerador ao circuito externo é máxima quando $r=R_{ext}=4{,}0\,\Omega$.
Corrente no circuito: $I=\dfrac{E}{r+R_{ext}}=\dfrac{20}{4{,}0+4{,}0}=2{,}5\text{ A}$.
Tensão entre A e B: $V_{AB}=I\times R_{23}=2{,}5\times2{,}0=5{,}0\text{ V}$.
Alternativa E.
Q14
Física Moderna — Radioatividade
Analise as propriedades dos raios emitidos pelos núcleos de substâncias radiativas naturais.
I. Elétrons, com alcance limitado em meios metálicos. II. Caráter idêntico ao de Raios X, com grande penetração nos meios materiais. III. Núcleo do elemento He, com alcance bastante limitado em relação aos demais raios.
As propriedades I, II e III são características associadas, correta e respectivamente, a raios
A)alfa, beta e gama.
B)alfa, gama e beta.
C)beta, gama e alfa.
D)beta, alfa e gama.
E)gama, alfa e beta.
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
C
Resolução
As partículas beta são elétrons (ou pósitrons) de alta energia, com alcance limitado em meios metálicos (barrados por poucos milímetros de alumínio) — item I.
Os raios gama são radiação eletromagnética de altíssima frequência, de natureza idêntica aos raios X, mas com energia ainda maior, apresentando grande poder de penetração — item II.
As partículas alfa são núcleos de hélio ($^4_2\text{He}$), pesadas e de carga elevada, por isso possuem alcance bastante limitado (barradas por uma folha de papel) — item III.