Prova de Física do Processo Seletivo de Medicina 2016.1 (1ª Fase), com resolução comentada pelo Método TEF.
Q16
Eletrodinâmica — Corrente elétrica e carga
A iontoforese é um método de administração de medicamentos através da pele dos pacientes por meio da corrente elétrica produzida por um aparelho que consiste em uma bateria, dois eletrodos e um circuito eletrônico, o qual permite controlar a intensidade da corrente.
Considere que o aparelho de iontoforese possui uma taxa de administração de medicamento de $\Phi=650\ \mu g/C$ por uma corrente contínua. Qual deve ser a intensidade da corrente elétrica, produzida pelo aparelho, necessária para administrar 75 μg de dexametasona (anti-inflamatório) em 10 min de tratamento em um paciente machucado?
A)0,09 mA
B)0,14 mA
C)0,19 mA
D)0,24 mA
E)0,28 mA
C
Resolução
A taxa $\Phi$ relaciona a massa administrada com a carga elétrica total: $\Phi=\dfrac{m}{Q} \Rightarrow Q=\dfrac{m}{\Phi}=\dfrac{75\ \mu g}{650\ \mu g/C}\approx0{,}1154\text{ C}$.
Como a corrente é contínua, $Q=I\cdot t$, com $t=10\text{ min}=600\text{ s}$: $I=\dfrac{Q}{t}=\dfrac{0{,}1154}{600}\approx1{,}92\times10^{-4}\text{ A}=0{,}19\text{ mA}$.
Alternativa C.
Q17
Termodinâmica — Demônio de Maxwell e entropia
James Clerk Maxwell, por volta de 1870, formulou um experimento mental no qual um ser hipotético, o demônio de Maxwell, seria capaz de separar as moléculas mais rápidas de um gás das mais lentas sem gastar energia. Este gás está contido em dois recipientes ligados entre si e isolados do meio exterior. Ao final desse processo, de um lado teria-se apenas as moléculas rápidas e, do outro, apenas as moléculas lentas. Tal processo contraria a tendência natural para desordem, isto é, para o aumento da entropia.
Considerando que tal demônio exista,
A)a temperatura em ambos os lados do recipiente é a mesma ao final do processo.
B)esse sistema jamais entraria em equilíbrio térmico.
C)a segunda lei da termodinâmica continuaria válida.
D)o gás estaria realizando trabalho.
E)não haveria variação de energia em cada um dos recipientes ao longo do processo.
B
Resolução
O enunciado pede que aceitemos, como premissa, que o demônio de Maxwell realmente exista e opere exatamente como descrito: separando continuamente as moléculas rápidas das lentas, sem gastar energia, contrariando a tendência natural ao aumento da entropia.
Se o demônio realmente conseguisse fazer isso indefinidamente, um lado do recipiente ficaria permanentemente mais quente (moléculas rápidas) e o outro permanentemente mais frio (moléculas lentas), pois o próprio demônio impede ativamente que o sistema evolua para a distribuição uniforme de velocidades que caracteriza o equilíbrio térmico.
Logo, aceitando a premissa do enunciado, o sistema jamais atingiria o equilíbrio térmico, já que a ação do demônio se opõe permanentemente a essa tendência natural.
Alternativa B.
Q18
Dinâmica — Atrito e frenagem
Em um acidente de trânsito, um carro atropela um pedestre apesar da tentativa de frenagem do condutor. O advogado do réu alegou que o mesmo obedecia ao limite de velocidade de 60 km/h, mas que essa velocidade não permitia que ele reagisse a tempo de evitar o acidente. As marcas de derrapagem, produzidas durante o tempo em que os freios foram acionados, tinham aproximadamente 42 m de comprimento.
Considerando que o coeficiente de atrito cinético entre o asfalto e os pneus é de 0,6, o que se pode afirmar após uma análise física da situação? (Adote $g=10\text{ m/s}^2$)
A)O réu estava trafegando a uma velocidade de 70,82 km/h, o que é acima da velocidade máxima permitida.
B)O réu estava trafegando a uma velocidade de 40,82 km/h, o que está dentro do limite da velocidade máxima permitida.
C)O réu estava trafegando a uma velocidade de 80,82 km/h, o que é acima da velocidade máxima permitida.
D)O réu estava trafegando a uma velocidade de 50,82 km/h, o que está dentro do limite da velocidade máxima permitida.
E)O réu estava trafegando a uma velocidade de 90,82 km/h, o que é acima da velocidade máxima permitida.
C
Resolução
Pelo teorema trabalho-energia, o trabalho da força de atrito dissipa toda a energia cinética do carro até ele parar: $\mu mg\,d=\dfrac{mv^2}{2}$.
$v^2=2\mu g d=2\times0{,}6\times10\times42=504 \Rightarrow v\approx22{,}45\text{ m/s}$.
Como $80{,}8\text{ km/h}>60\text{ km/h}$, o réu estava acima do limite de velocidade permitido.
Alternativa C.
Q19
Hidrostática — Pressão hidrostática
Na alimentação intravenosa, um frasco contendo uma solução fluida é pendurado a um nível ligeiramente superior ao do doente, ligado à agulha por um tubo plástico. Suponha que a bolsa plástica contendo o fluido a ser administrado esteja localizada a uma altura $h$ acima do braço e que a densidade do fluido seja de $1000\text{ kg/m}^3$.
Qual a altura mínima que a bolsa deve ter para que o fluido possa entrar na veia? Admita que a pressão que o sangue exerce sobre a veia seja de 13 kPa e que a viscosidade do fluido possa ser desprezada. Adote $g=10\text{ m/s}^2$.
A)0,5 m
B)0,9 m
C)1,3 m
D)1,7 m
E)2,1 m
C
Resolução
Para que o fluido consiga entrar na veia, a pressão hidrostática exercida pela coluna de fluido na altura $h$ deve, no mínimo, igualar a pressão que o sangue exerce sobre a veia: $P=\rho g h$.
Considere uma série de dados obtidos a partir de um teste de velocidade de carros elétricos da Universidade de Fortaleza (UNIFOR) se movimentando em linha reta. O gráfico de $v\times t$ mostra: um trecho de aceleração de $t=0$ a $t=1\text{ min}$, saindo de $v=0$ e atingindo $v=9\text{ m/s}$; um trecho de velocidade constante de $9\text{ m/s}$ de $t=1\text{ min}$ a $t=3\text{ min}$; e um trecho de desaceleração de $t=3\text{ min}$ a $t=4\text{ min}$, até $v=0$.
Em relação a estes resultados, pode-se afirmar que
A)a aceleração média de 0 min a 1 min é cerca de 0,4 m/s².
B)no intervalo de 1 min a 3 min a aceleração é cerca de 0,5 m/s².
C)o espaço percorrido pelo carro elétrico foi de 1620 m.
D)no intervalo de 0 min a 1 min, a velocidade permanece constante.
E)no intervalo de 3 min a 4 min, a velocidade permanece constante.
C
Resolução
O espaço percorrido é a área sob o gráfico $v\times t$, dividida em três trechos (em segundos, $1\text{ min}=60\text{ s}$):
Subida (0 a 60 s, triângulo): $\dfrac{60\times9}{2}=270\text{ m}$.
Patamar (60 s a 180 s, retângulo): $120\times9=1080\text{ m}$.
Descida (180 s a 240 s, triângulo): $\dfrac{60\times9}{2}=270\text{ m}$.