UniEVANGÉLICA · 2013/2 — Medicina — Questões de Física comentadas — Método TEF

Ressalva editorial. Faltam distância ou tempo de parada, distribuição da carga e condições do impacto. Nenhuma alternativa pode ser determinada com os dados fornecidos. A questão fica fora da correção automática.

A altura determina a velocidade imediatamente antes do contato, mas não determina sozinha a força de impacto.

$$v^2=2gh$$

Se o corpo para ao longo de uma distância s, sob uma força normal média N, o balanço de trabalho durante a parada é:

$$(N-mg)s=\frac12mv^2$$

$$(N-mg)s=mgh$$

$$N=mg\left(1+\frac hs\right)$$

Para comparar com uma força limite de compressão, é necessário conhecer s ou uma informação equivalente sobre o tempo e a dinâmica da parada. Também seria preciso especificar como a carga se distribui entre as duas pernas e como a força máxima se relaciona à média.

Não dobrar os joelhos não torna a distância de parada conhecida nem nula: há deformações do corpo e da superfície. Portanto, os 80 kg e o limite de 4,0 × 10⁴ N não permitem escolher uma altura entre as opções.

A questão não tem resposta numérica determinada pelos dados apresentados; não foi atribuída uma letra ao gabarito autoral.

Os dados fornecidos não permitem determinar uma alternativa única.

O comprimento próprio é L₀ = 1,000 m e o medido em movimento é L = 0,916 m. Isolamos a velocidade na contração longitudinal.

$$\frac L{L_0}=\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}$$

$$\frac vc=\sqrt{1-\left(\frac L{L_0}\right)^2}$$

$$\frac vc=\sqrt{1-0{,}916^2}$$

$$v\approx0{,}401c$$

A alternativa de aproximadamente 0,40c corresponde aos dados; 0,916 é a razão de comprimentos, não a fração da velocidade.

Resposta do Método TEF: C.

No referencial do solo, o pêndulo acompanha a aceleração horizontal do carro. A componente vertical da tração equilibra o peso e sua componente horizontal produz a aceleração.

$$T\cos\theta=mg$$

$$T\sin\theta=ma$$

$$\tan\theta=\frac ag$$

Pela geometria da figura, o deslocamento horizontal é 5,6 cm e o vertical é 12,0 cm.

$$\tan\theta=\frac{5{,}6}{12{,}0}$$

$$a=10\cdot\frac{5{,}6}{12{,}0}$$

$$a\approx4{,}67\ \mathrm{m/s^2}$$

A opção 4,6 m/s² é a aproximação oferecida no caderno. O carro acelera para o lado oposto ao deslocamento do pêndulo em relação à vertical.

Resposta do Método TEF: D.

A ampliação linear é a razão entre a altura orientada da imagem e a altura do objeto.

$$m=\frac{h_i}{h_o}=-5$$

O módulo 5 indica imagem cinco vezes maior. O sinal negativo indica que sua orientação é invertida em relação à do objeto.

Para um objeto real diante de um espelho esférico, uma imagem invertida é real; a alternativa solicitada identifica diretamente a inversão.

Resposta do Método TEF: B.

O enunciado fornece para cada placa isolada a expressão σ/(2ε₀). Na região entre placas de sinais opostos, os campos têm o mesmo sentido, da positiva para a negativa, e se somam.

$$E_{entre}=\frac\sigma{2\varepsilon_0}+\frac\sigma{2\varepsilon_0}$$

$$E_{entre}=\frac\sigma{\varepsilon_0}$$

Usando a densidade 2,7 × 10⁻⁸ C/m² e o valor de permissividade fornecido no caderno:

$$E_{entre}=\frac{2{,}7\times10^{-8}}{9{,}0\times10^{-12}}$$

$$E_{entre}=3{,}0\times10^3\ \mathrm{N/C}$$

O número pedido em unidades de 10³ N/C é 3,00. O resultado usa a aproximação de placas grandes e despreza efeitos de borda.

Resposta do Método TEF: A.

A onda passa de uma corda para outra com densidade linear diferente. A transmissão entre meios, acompanhada de mudança de velocidade e de comprimento de onda, é chamada refração.

$$v=\sqrt{\frac{\mathcal T}{\mu}}$$

Sob a mesma tensão, a corda de maior densidade linear tem menor velocidade. A frequência é imposta pela fonte e permanece a mesma na passagem.

Pode haver também uma onda refletida na junção, mas a ilustração e a pergunta destacam a onda que passa para a segunda corda.

Resposta do Método TEF: C.

A frequência permanece constante, pois ambas as ondas resultam da mesma fonte. Assim, as velocidades são proporcionais aos comprimentos de onda.

$$v_1=f\lambda_1$$

$$v_2=f\lambda_2$$

$$\frac{v_2}{v_1}=\frac{\lambda_2}{\lambda_1}$$

O desenho permite uma leitura aproximada de 1,3 cm na primeira corda e 0,8 cm na segunda. A precisão é limitada pela própria representação esquemática.

$$v_2\approx25\cdot\frac{0{,}8}{1{,}3}$$

$$v_2\approx15{,}4\ \mathrm{cm/s}$$

A velocidade diminui na corda mais densa. As distâncias devem corresponder a ciclos completos em cada meio; distância entre crista e vale é meia onda.

Resposta do Método TEF: C.

Para uma quantidade fixa de gás ideal, a equação de estado é:

$$pV=nRT$$

Mantendo a pressão constante, o volume é proporcional à temperatura absoluta.

$$V=\frac{nR}{p}T$$

$$\frac VT=\mathrm{constante}$$

Portanto, a proporcionalidade é direta. A condição de pressão constante é essencial a essa lei; gás aprisionado indica massa fixa, mas não implica por si só volume constante.

Resposta do Método TEF: D.

A comparação considera o serviço útil de transportar o mesmo número de pessoas. Na interpretação energética da charge, interessa a energia necessária por passageiro para realizar esse serviço.

$$\eta=\frac{E_{útil}}{E_{fornecida}}$$

Um veículo coletivo pode repartir seu consumo entre muitos passageiros, enquanto vários automóveis exigem movimentar muitos veículos para o mesmo número de pessoas. A avaliação concreta depende de ocupação, percurso e tecnologia.

A expressão produção de energia na alternativa deve ser lida como energia útil disponibilizada por transformação. A Física não pressupõe criação de energia: o balanço respeita sua conservação.

A charge também trata de ocupação do espaço urbano, mas esse aspecto, isoladamente, não define eficiência energética.

Resposta do Método TEF: A.

A constante de Planck relaciona a frequência à energia de um quantum. No modelo de osciladores empregado para descrever a radiação térmica, a energia é admitida em valores discretos.

$$E_n=nhf$$

As trocas correspondem a quanta de energia hf, em lugar de uma variação contínua arbitrária. É essa discretização que a alternativa pretende descrever.

A redação que menciona elétron em oscilação é uma simplificação: a hipótese original se refere aos osciladores materiais do modelo. A relação não afirma que a velocidade da luz seja constante nem que fótons emitam ou absorvam energia continuamente.

No efeito fotoelétrico, a frequência de corte também depende da função trabalho do material; h sozinho não fixa esse valor.

Resposta do Método TEF: B.