UniEVANGÉLICA · Medicina 2015.2 · Física, questões 61 a 70. Dez questões com resolução própria e classificação em três níveis. A questão 62 possui ressalva editorial e não participa da correção automática.
Mecânica — Cinemática — Função horária com duas posições conhecidas
A escala a seguir descreve o movimento retilíneo uniforme de um móvel, que no instante t=1,0s está no ponto A e no t = 5,0s em B
Qual é a função horária que descreve o movimento desse móvel?
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)x(t) = 8,0 – 2,0t
B)x(t) = 6,0 – 1,6t
C)x(t) = 6,0 – 0,8t
D)x(t) = 2,0t
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
A
Resolução
A figura fornece x = 6 m em t = 1 s e x = −2 m em t = 5 s. O sentido do movimento é contrário ao eixo positivo.
$$v=\frac{-2-6}{5-1}=-2\ \mathrm{m/s}$$
$$x=x_0+vt$$
$$6=x_0-2\cdot1$$
$$x_0=8\ \mathrm m$$
$$x(t)=8-2t$$
A posição inicial é a posição em t = 0, não a posição de A em t = 1 s.
Alternativa correta: A.
Q62
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão elástica com massas diferentes e mola
Um pêndulo de massa 2m é solto do repouso de uma altura h e no ponto da sua trajetória mais baixa colide elasticamente com outro corpo de massa m, que se encontra acoplado a uma mola de constante elástica k, como descreve a figura a seguir.
Após a colisão, a massa 2m fica em repouso, logo a compressão elástica máxima da mola ao quadrado é
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)\(\left(\frac{2mgh}{k}\right)^{1/2}\)
B)\(2\sqrt{\frac{mgh}{k}}\)
C)\(\frac{8mgh}{k}\)
D)\(\frac{mgh}{k^{1/2}}\)
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
C
Resolução
Ressalva editorial. A parada da massa 2m é incompatível com a colisão elástica descrita. A chave resulta de conservar apenas o momento e levaria ao dobro da energia inicial. A questão fica fora da correção automática.
Antes do impacto, a energia potencial do pêndulo fornece sua velocidade u.
$$2mgh=\frac12(2m)u^2$$
$$u=\sqrt{2gh}$$
Se impusermos que a massa 2m para após o choque e conservarmos apenas o momento, obtemos a velocidade V da massa m.
$$2mu=mV$$
$$V=2u$$
$$\frac12mV^2=\frac12kx^2$$
$$x^2=\frac{8mgh}{k}$$
Isso reproduz a chave, mas duplica a energia cinética total: o choque não pode ser elástico nessas condições. Para uma colisão frontal realmente elástica entre 2m e m inicialmente em repouso:
$$v_{2m}=\frac{u}{3}$$
$$v_m=\frac{4u}{3}$$
$$x^2=\frac{m}{k}\left(\frac{4u}{3}\right)^2$$
$$x^2=\frac{32mgh}{9k}$$
Esse resultado físico não aparece nas alternativas. A mola é considerada inicialmente sem deformação e seu impulso é desprezível durante o choque instantâneo.
Gabarito da fonte: C.
Q63
Mecânica — Gravitação — Razão entre períodos orbitais pela terceira lei de Kepler
O raio da órbita do planeta Urano é aproximadamente 18 vezes maior que a órbita da Terra.
Desta forma, quantas vezes, aproximadamente, um ano de Urano é maior que o da Terra?
A)\(18^{1{,}5}\)
B)\(18^{0{,}5}\)
C)\(18^{0{,}67}\)
D)\(18^{3{,}0}\)
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
A
Resolução
Para planetas orbitando o mesmo astro, o quadrado do período é proporcional ao cubo do semieixo maior. Usamos os raios no modelo de órbitas circulares proposto.
A razão é adimensional e expressa quantos anos terrestres correspondem ao período de Urano neste modelo.
Alternativa correta: A.
Q64
Ondulatória — Acústica — Nível sonoro em escala logarítmica
Considere o limiar da percepção auditiva de 10⁻¹⁶ W/cm² e um cochicho com intensidade sonora de 10⁻¹⁴ W/cm². Qual é o nível sonoro do cochicho, em dB?
A)12
B)20
C)32
D)40
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
B
Resolução
O nível sonoro depende da razão entre a intensidade e o limiar de referência.
$$\beta=10\log_{10}\frac{I}{I_0}$$
$$\frac{I}{I_0}=\frac{10^{-14}}{10^{-16}}=10^2$$
$$\beta=10\log_{10}(10^2)=20\ \mathrm{dB}$$
As duas intensidades estão na mesma unidade; a razão dispensa conversão de cm² para m².
Alternativa correta: B.
Q65
Óptica — Reflexão e Espelhos — Imagem virtual reduzida e distância focal
Faça a análise da seguinte situação: um objeto se encontra a 30 cm de um espelho esférico e sua imagem formada é três vezes menor e direita, em termos do objeto.
Nessas condições, verifica-se que
A)o espelho esférico deve ser côncavo.
B)o aumento linear é positivo com A = 3.
C)a distância focal do espelho é de 15 cm.
D)a imagem se forma a -10 cm do mesmo.
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
D
Resolução
A imagem direita tem aumento positivo e, por ser três vezes menor, seu aumento é 1/3.
$$A=-\frac{p_i}p$$
$$\frac13=-\frac{p_i}{30}$$
$$p_i=-10\ \mathrm{cm}$$
A imagem é virtual. Conferindo o foco pela equação de Gauss:
$$\frac1f=\frac1{30}+\frac1{-10}$$
$$f=-15\ \mathrm{cm}$$
O foco negativo identifica um espelho convexo para esse objeto real.
Alternativa correta: D.
Q66
Ondulatória — Acústica — Dependência da velocidade do som com temperatura absoluta
Considere uma onda sonora que se propaga em um ambiente preenchido por um gás ideal à temperatura absoluta T. Sua velocidade segue a expressão \(v\propto T^N\). Mantendo o mesmo gás, qual é o valor de N?
A)0,5
B)-1
C)1
D)2
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
A
Resolução
Para um gás ideal com composição e razão de capacidades térmicas fixas, a velocidade do som é:
$$v=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}$$
Mantendo γ e a massa molar M constantes:
$$v\propto T^{1/2}$$
$$N=0{,}5$$
A temperatura deve ser absoluta; dobrar o valor em Celsius não permite aplicar essa proporcionalidade.
Alternativa correta: A.
Q67
Mecânica — Dinâmica — Equilíbrio de um bloco pressionado contra parede
Na figura, a força horizontal F exercida no bloco de massa m o mantém na iminência de movimento. Considere μₑ o coeficiente de atrito estático, com μₑ < 1. Nesse contexto, no bloco, a força:
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)normal é maior que a força aplicada F.
B)peso tem módulo menor que a força aplicada F.
C)de atrito estático tem módulo maior que F.
D)de atrito tem direção oposta da força peso.
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
B
Resolução
Na horizontal, a força aplicada é equilibrada pela normal da parede. Na vertical, o atrito estático equilibra o peso.
$$N=F$$
$$f_e=mg$$
Na iminência de escorregar para baixo, o atrito atinge seu valor máximo.
$$mg=\mu_eN=\mu_eF$$
Como o coeficiente é menor que um:
$$mg
Atrito e peso têm a mesma direção vertical e sentidos opostos. A redação de uma alternativa usa direção oposta, terminologia inadequada para essa distinção.
Alternativa correta: B.
Q68
Eletricidade — Eletrodinâmica — Divisor de corrente em resistores paralelos
Observe o circuito a seguir. A intensidade de corrente que percorre o resistor 3R é
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)\(I/2\)
B)\(I\)
C)\(2I/5\)
D)\(I/3\)
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
C
Resolução
A corrente I passa primeiro pelo resistor R e depois se divide entre os ramos 2R e 3R. Os dois ramos têm a mesma tensão U.
$$I=\frac{U}{2R}+\frac{U}{3R}$$
$$I=\frac{5U}{6R}$$
$$I_{3R}=\frac{U}{3R}$$
$$I_{3R}=\frac25I$$
O ramo de maior resistência recebe a menor parcela da corrente.
Alternativa correta: C.
Q69
Eletricidade — Eletrostática — Carga e campo no equilíbrio de um condutor
Considere um condutor carregado que se encontra isolado e em equilíbrio eletrostático.
As cargas elétricas desse condutor estão na superfície,
A)já que o campo elétrico é nulo no interior.
B)quando o condutor descrito for esférico.
C)se, somente se, esse condutor for maciço.
D)pois ocorre a conservação da carga elétrica.
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
A
Resolução
No equilíbrio eletrostático, cargas livres não podem manter um movimento organizado no interior do material condutor. O campo elétrico no seu interior é nulo.
$$\vec E_{interior}=\vec0$$
O excesso de carga distribui-se na superfície do condutor isolado. Essa distribuição pode ser não uniforme, dependendo da forma e das influências externas.
O potencial é constante em todo o condutor em equilíbrio, mas não precisa ser zero.
Alternativa correta: A.
Q70
Física Moderna — Física Quântica — Fóton e transições no modelo de Bohr
2015 foi declarado pelas Nações Unidas o Ano Internacional da Luz. Um bom exemplo dessa escolha está no efeito fotoelétrico, descoberto em 1905. Na explicação do efeito fotoelétrico, Einstein utilizou o conceito de “fóton”.
Outro estudo que também usou esse conceito foi
A)o experimento de Young.
B)a relatividade restrita de Einstein.
C)a experiência de Michelson-Morley.
D)o átomo de Bohr.
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2015.2
D
Resolução
O conceito de fóton associa energia hf à radiação emitida ou absorvida. No modelo de Bohr, a diferença entre energias de dois níveis aparece como energia de um fóton.
$$hf=E_i-E_f$$
Esse vínculo é utilizado para explicar as linhas do espectro atômico. O modelo de interferência de Young trata a superposição de ondas; a relatividade restrita e o experimento de Michelson-Morley não dependem desse mecanismo de transição atômica.
A referência a 1905 deve ser entendida como a explicação quântica do efeito fotoelétrico por Einstein, e não como a primeira observação do fenômeno.
