Prova de Física do Processo Seletivo de Medicina 2010.1, com resolução comentada pelo Método TEF.
Atenção: não localizamos o gabarito oficial desta edição (2010.1). 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.
Q31
Ondulatória — Corda vibrante, frequência fundamental
Uma das cordas de um violino, cujo comprimento é de 50 cm, vibrando em sua frequência fundamental, foi afinada para a nota Lá padrão de 440 Hz, com seu comprimento total.
A que distância da sua extremidade superior esta corda deverá ser pressionada para emitir a nota Dó de frequência 512 Hz?
A)5,0 cm
B)3,0 cm
C)7,0 cm
D)9,0 cm
E)4,0 cm
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
C
Resolução
No modo fundamental de uma corda vibrante fixa nas duas extremidades, o comprimento da corda corresponde a meio comprimento de onda: $L=\dfrac{\lambda}{2}$, logo $\lambda=2L$. A velocidade da onda na corda é $v=\lambda f=2Lf$.
Com a corda toda (L = 50 cm = 0,50 m) afinada em 440 Hz: $v=2\times0{,}50\times440=440\text{ m/s}$. Essa velocidade depende apenas da tensão e da densidade linear da corda, que não mudam ao pressioná-la — apenas o comprimento vibrante muda.
Para a nota Dó (512 Hz), o novo comprimento vibrante é $L'=\dfrac{v}{2f'}=\dfrac{440}{2\times512}=\dfrac{440}{1024}\approx0{,}4297\text{ m}=42{,}97\text{ cm}$.
A distância pressionada a partir da extremidade superior é a redução do comprimento: $50-42{,}97\approx7{,}0\text{ cm}$.
Alternativa C.
Q32
Termologia — Calor específico e volume de água
Um pai, ao sair de sua piscina (Largura 4 m – Comprimento 10,0 m – Profundidade 1,2 m) para brincar com seu filho na piscina conjugada (Largura 2,0 m – Comprimento 3,0 m – Profundidade 0,50 m), notou que a temperatura da água na piscina infantil era maior do que a temperatura na sua piscina, muito embora as duas piscinas estivessem expostas ao mesmo sol.
Esta situação é possível ou impossível porque
A)impossível, visto que ambas as piscinas estão sob o mesmo sol.
B)possível, visto que os comprimentos das piscinas são diferentes.
C)possível, visto que as profundidades das piscinas são diferentes.
D)possível, visto que as larguras das piscinas são diferentes.
E)possível, visto que uma piscina é maior que a outra.
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
C
Resolução
Recebendo o mesmo fluxo de energia solar por unidade de área da superfície exposta, a variação de temperatura da água depende da quantidade de calor recebida por unidade de massa: $\Delta T=\dfrac{Q}{mc}$.
Para a mesma área de superfície exposta ao sol, quanto menor a profundidade, menor a massa de água que precisa ser aquecida por aquela mesma energia recebida, logo maior é a elevação de temperatura. A piscina infantil é bem mais rasa (0,50 m contra 1,2 m), o que explica a água mais quente, ainda que ambas recebam a mesma insolação.
Alternativa C.
Q33
Dinâmica — Impulso em colisão elástica
Num jogo em Wimbledon, Gustavo Kuerten sacou uma bola de massa $m$ com um ângulo de 30° em relação ao solo, sendo esta rebatida com o mesmo ângulo e a mesma velocidade escalar $v$.
Qual o módulo da componente y do vetor impulso, $I_y$, sofrido pela bola ao ser rebatida neste saque?
A)$I_y=mv\cos30°$
B)$I_y=2mv\cos30°$
C)$I_y=2mv\,\text{sen}\,60°$
D)$I_y=mv\,\text{sen}\,30°$
E)$I_y=2mv\,\text{sen}\,30°$
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
E
Resolução
O impulso é a variação da quantidade de movimento: $I_y=m\,\Delta v_y=m(v_{y,depois}-v_{y,antes})$.
Antes de ser rebatida, a componente vertical da velocidade da bola é, por exemplo, $-v\,\text{sen}\,30°$ (chegando); depois de rebatida, com mesmo ângulo e mesma velocidade escalar, ela sai com $+v\,\text{sen}\,30°$ (componente vertical invertida).
Eletrostática — Equilíbrio de carga em campo elétrico
Uma nuvem carregada cria, em um ponto próximo da superfície da Terra, um campo elétrico $E$ muito intenso, vertical e com sentido para baixo. Este campo exerce sobre uma partícula de massa $m$ e carga $q$ uma força capaz de anular seu peso.
Podemos concluir que esta partícula:
A)Tem uma carga positiva e de valor $q=E/mg$.
B)Tem uma carga positiva e de valor $q=mg/E$.
C)Tem uma carga positiva e de valor $q=mgE$.
D)Tem uma carga negativa e de valor $q=E/mg$.
E)Tem uma carga negativa e de valor $q=mg/E$.
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
E
Resolução
Para anular o peso (que aponta para baixo), a força elétrica sobre a partícula deve apontar para cima. Como o campo $\vec{E}$ aponta para baixo, e a força elétrica é $\vec{F}=q\vec{E}$, para que $\vec{F}$ aponte no sentido oposto a $\vec{E}$, a carga $q$ deve ser negativa.
Em módulo, o equilíbrio exige $|q|E=mg$, logo $q=\dfrac{mg}{E}$.
Alternativa E.
Q35
Hidrostática — Empuxo e densidade
Na construção do Porto do Pecém, blocos de concreto que pesavam 8000 N quando suspensos no ar pesavam 5000 N quando totalmente submersos na água. Sendo a densidade volumétrica da água $\rho=10^3\text{ kg/m}^3$ e $g=10\text{ m/s}^2$,
podemos concluir que a densidade volumétrica do concreto é:
A)$(5/3)\times10^3\text{ kg/m}^3$
B)$(13/3)\times10^3\text{ kg/m}^3$
C)$(8/3)\times10^3\text{ kg/m}^3$
D)$(8/5)\times10^3\text{ kg/m}^3$
E)$(5/2)\times10^3\text{ kg/m}^3$
Resposta (resolução própria — sem gabarito oficial ainda)
C
Resolução
O empuxo é a diferença entre o peso no ar e o peso aparente submerso: $E=8000-5000=3000\text{ N}$.
Pelo Princípio de Arquimedes, $E=\rho_{água}\,V\,g \Rightarrow V=\dfrac{E}{\rho_{água}\,g}=\dfrac{3000}{1000\times10}=0{,}3\text{ m}^3$.
A massa do bloco é $m=\dfrac{P}{g}=\dfrac{8000}{10}=800\text{ kg}$.
A densidade do concreto é $\rho_{concreto}=\dfrac{m}{V}=\dfrac{800}{0{,}3}=2666{,}7\text{ kg/m}^3=\dfrac{8}{3}\times10^3\text{ kg/m}^3$.