UniEVANGÉLICA Medicina 2020.1 — Física com Gabarito e Resoluções

Q61

Eletricidade — Eletrostática — Potencial e campo no centro de um quadrado

A figura mostra diferentes arranjos de quatro cargas, dispostas nos vértices de um quadrado lado l = 10cm.

Assinale a alternativa que apresenta um arranjo em que o potencial elétrico e o módulo do campo elétrico resultantes das quatro cargas são nulos no ponto P.

Quatro quadrados com cargas de módulo 2 microcoulombs. Lendo os vértices superior esquerdo, superior direito, inferior esquerdo e inferior direito: arranjo 1, sinais +, −, +, −; arranjo 2, todos negativos; arranjo 3, +, +, −, −; arranjo 4, +, −, −, +. O ponto P é o centro de cada quadrado. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

A)(1)

B)(2)

C)(3)

D)(4)

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Todas as cargas estão à mesma distância do centro. O potencial é uma soma algébrica escalar.

$$V_P=\frac{k}{r}\sum_iq_i$$

Para anulá-lo, a soma das cargas deve ser zero. O campo, porém, é uma soma vetorial.

$$\vec E_P=\sum_i\vec E_i$$

No arranjo 4, cada diagonal tem duas cargas iguais, cujos campos no centro se cancelam. Uma diagonal tem cargas positivas e a outra, negativas, de mesmo módulo. Assim, também a soma escalar das cargas é nula.

$$V_P=0\quad\mathrm{e}\quad\vec E_P=\vec0$$

No arranjo 1, o potencial também se anula, mas os campos das cargas positivas e negativas se somam na direção horizontal.

Alternativa correta: D.

Q62

Mecânica — Trabalho e Energia — Energia mecânica com dissipação

Um carrinho de montanha russa com massa igual a 200kg, passa pelo ponto A em direção ao ponto B da figura com velocidade 10 m/s. No trecho AB, 20% da energia mecânica do carrinho é dissipada. Considere a aceleração de queda livre g=10m/s 2.

Assinale a alternativa que expressa a velocidade do carrinho ao passar pelo ponto B.

Montanha-russa com ponto A a 5 metros do nível inferior e ponto B a 4 metros. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

A)$\sqrt{80}\ \mathrm{m/s}$

B)$\sqrt{120}\ \mathrm{m/s}$

C)80 m/s

D)120 m/s

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Usamos como referência de energia potencial nula o nível inferior mostrado na figura. No ponto A, a altura é 5 m e a velocidade é 10 m/s.

$$E_A=\frac12mv_A^2+mgh_A$$

$$E_A=\frac12\cdot200\cdot10^2+200\cdot10\cdot5=20000\ \mathrm{J}$$

Vinte por cento dessa energia são dissipados.

$$E_B=0{,}8E_A=16000\ \mathrm{J}$$

No ponto B, a altura é 4 m.

$$\frac12\cdot200v_B^2+200\cdot10\cdot4=16000$$

$$100v_B^2=8000$$

$$v_B=\sqrt{80}\ \mathrm{m/s}$$

Alternativa correta: A.

Q63

Física Moderna — Física Nuclear — Fissão nuclear e reação em cadeia

O Brasil conta com duas usinas nucleares em operação, Angra I e Angra II, instaladas no estado do Rio de Janeiro e que juntas têm uma potência de aproximadamente 1990MW. Nessas usinas a energia elétrica é obtida através de turbinas acionadas por vapor.

Nas usinas nucleares brasileiras, a energia térmica necessária para geração do vapor é obtida através de :

A)fusão nuclear, processo no qual núcleos de hidrogênio unem-se para formar núcleos de hélio, liberando grande quantidade de energia.

B)fissão nuclear, processo no qual núcleos de hidrogênio unem-se para formar núcleos de hélio, liberando grande quantidade de energia.

C)fissão nuclear, quebra de núcleos de urânio produz elementos mais leves e libera nêutrons que determinam uma reação em cadeia.

D)fusão nuclear, quebra de núcleos de urânio produz elementos mais leves e libera nêutrons que determinam uma reação em cadeia.

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Nas usinas nucleares convencionais citadas, o calor vem da fissão: núcleos pesados de urânio se dividem em fragmentos mais leves.

A fissão libera energia e nêutrons que podem provocar novas fissões. O reator controla essa reação em cadeia.

A fusão de núcleos de hidrogênio é um processo diferente e não descreve o funcionamento desses reatores.

Alternativa correta: C.

Q64

Mecânica — Quantidade de Movimento — Pêndulo balístico e colisão inelástica

Um projétil de massa m é lançado horizontalmente, com uma velocidade v, contra um bloco de madeira de massa M que está pendurado por dois fios de massa desprezível. A colisão do projétil com o bloco é perfeitamente inelástica e após a colisão a energia mecânica do conjunto projétil-bloco é conservada.

A altura máxima atingida pelo conjunto é igual a:

Projétil de massa m atinge bloco de massa M suspenso por dois fios; o conjunto sobe até uma altura h. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

A)$h=\frac{mv^2}{2g(m+M)}$

B)$h=\left(\frac{mv}{m+M}\right)^2\frac1{2g}$

C)$h=\frac{mv^2}{2g(m+M)^2}$

D)$h=2g\frac{mv^2}{m+M}$

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Durante a colisão, o projétil fica preso ao bloco. Desprezamos o impulso externo horizontal no curto intervalo e conservamos o momento nessa direção.

$$mv=(m+M)V$$

$$V=\frac{mv}{m+M}$$

A energia mecânica não se conserva na colisão perfeitamente inelástica. Ela se conserva na subida posterior do conjunto.

$$\frac12(m+M)V^2=(m+M)gh$$

$$h=\frac{V^2}{2g}$$

$$h=\left(\frac{mv}{m+M}\right)^2\frac{1}{2g}$$

Alternativa correta: B.

Q65

Mecânica — Cinemática — Altura em queda livre a partir do repouso

Abandona-se uma pedra do alto de um prédio e esta atinge o solo 2 segundos após. Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m/s².

A partir dos dados informados acima, é correto afirmar que a altura do prédio é igual a:

A)20 m

B)10 m

C)40 m

D)80 m

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

A pedra é abandonada, portanto a velocidade inicial é nula. Sem resistência do ar, a aceleração é constante.

$$h=\frac12gt^2$$

$$h=\frac12\cdot10\cdot2^2$$

$$h=20\ \mathrm{m}$$

Alternativa correta: A.

Q66

Eletromagnetismo — Força Magnética — Movimento helicoidal de carga em campo uniforme

Uma partícula carregada com velocidade v é lançada em um campo magnético uniforme B, obliquamente à direção do campo, ficando sujeita a uma força magnética exercida pelo campo.

É correto afirmar que a partícula tende a executar um movimento:

A)retilíneo Uniforme

B)circular Uniforme

C)helicoidal Uniforme

D)retilíneo Uniformemente Variado

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Decompomos a velocidade inicial em componentes paralela e perpendicular ao campo magnético.

$$v_{\parallel}=v\cos\theta$$

$$v_{\perp}=v\sin\theta$$

A componente paralela permanece constante. A componente perpendicular origina movimento circular, porque a força magnética é perpendicular à velocidade.

$$F_B=\lvert q\rvert v_{\perp}B$$

A composição do avanço uniforme ao longo do campo com a rotação em torno dele é uma hélice de passo constante. O módulo da velocidade se conserva, embora o vetor velocidade varie.

Alternativa correta: C.

Q67

Óptica — Óptica da Visão — Correção da miopia e vergência

O ponto remoto de um míope situa-se a 50 cm de seu olho.

Assinale a alternativa que contém respectivamente: o tipo, a distância focal e a vergência da lente que corrige esse defeito da visão.

A)Convergente, 2 m, 0,5 di

B)Divergente, - 50 cm, -2 di

C)Divergente, 50 cm, 2 di

D)Convergente, 50 cm, 2di

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Para um objeto distante, a lente deve formar uma imagem virtual no ponto remoto do olho míope. Desprezamos a distância entre a lente e o olho.

$$p\to\infty$$

$$p^{\prime}=-0{,}50\ \mathrm{m}$$

$$\frac1f=\frac1p+\frac1{p^{\prime}}$$

$$f=-0{,}50\ \mathrm{m}=-50\ \mathrm{cm}$$

$$C=\frac1f=-2\ \mathrm{di}$$

A distância focal negativa identifica uma lente divergente.

Alternativa correta: B.

Q68

Ondulatória — Acústica — Frequência percebida na aproximação de uma fonte

Um fã de corridas, parado na arquibancada de um trecho retilíneo de um autódromo, observa um motociclista enquanto ele treina. Considere que o som emitido pela moto propaga-se com a velocidade do som v.

É correto afirmar que:

Motociclista em trecho retilíneo diante de observador parado na arquibancada. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

A)quando o motociclista se aproxima, a frequência aparente do som que atinge o observador é menor que a frequência do som emitido pela moto, fazendo com que o observador perceba um som mais grave que o som percebido pelo motociclista.

B)quando o motociclista se aproxima, a frequência aparente do som que atinge o observador é maior que a frequência do som emitido pela moto, fazendo com que o observador perceba um som mais grave que o som percebido pelo motociclista.

C)quando o motociclista se aproxima, a frequência aparente do som que atinge o observador é menor que a frequência do som emitido pela moto, fazendo com que o observador perceba um sommaisagudoqueosompercebidopelomotociclista

D)quando o motociclista se aproxima, a frequência aparente do som que atinge o observador é maior que a frequência do som emitido pela moto, fazendo com que o observador perceba um som mais agudo que o som percebido pelo motociclista.

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Para uma fonte em aproximação de um observador parado, as frentes de onda chegam mais próximas umas das outras.

$$f_{obs}=f\frac{v}{v-v_f}$$

Para uma moto com velocidade inferior à do som, o denominador é menor que v. A frequência percebida é maior que a emitida.

$$f_{obs}>f$$

Frequência maior corresponde a um som mais agudo. O motociclista, em repouso em relação ao emissor da própria moto no modelo, não percebe esse desvio causado pelo movimento relativo com a arquibancada.

Alternativa correta: D.

Q69

Mecânica — Dinâmica — Movimento uniforme e atrito cinético

Uma patinadora de massa 50 kg realiza um movimento retilíneo e uniforme numa pista horizontal, sob a ação de uma força de intensidade 100N. Considere g = 10 m/s².

O coeficiente de atrito dinâmico entre a patinadora e a pista é igual a:

A)0,20

B)0,25

C)0,50

D)0

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Adotamos o modelo de força aplicada horizontal de 100 N, equilibrada pelo atrito. Como o movimento é retilíneo e uniforme, a resultante horizontal é nula.

$$f=100\ \mathrm{N}$$

$$N=mg=50\cdot10=500\ \mathrm{N}$$

$$f=\mu N$$

$$\mu=\frac{100}{500}$$

$$\mu=0{,}20$$

Alternativa correta: A.

Q70

Termologia — Termodinâmica — Rendimento e potência de uma máquina térmica real

Uma máquina térmica real opera retirando 2000kcal/s de uma fonte de calor a 500K e injetando 1500kcal/s em uma fonte fria a 250K. Considere 1kcal=4kJ.

Assinale a alternativa que expressa corretamente o rendimento e a potência desta máquina.

Máquina térmica recebe calor de uma fonte a 500 kelvin, fornece trabalho e rejeita calor para uma fonte a 250 kelvin. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

A)50% e 2000 kW

B)25% e 2000 W

C)25% e 2000 kW

D)50% e 2000 W

Gabarito oficial fornecido — Medicina 2020.1

Resolução

Os dados de calor por segundo são taxas de transferência de energia. A potência útil é a diferença entre a taxa recebida e a rejeitada.

$$P=2000-1500=500\ \mathrm{kcal/s}$$

$$P=500\cdot4=2000\ \mathrm{kJ/s}$$

$$P=2000\ \mathrm{kW}$$

O rendimento real vem das trocas de calor fornecidas.

$$\eta=\frac{2000-1500}{2000}=0{,}25=25\%$$

As temperaturas permitiriam calcular o limite de Carnot, não o rendimento real informado pelas trocas.

$$\eta_{Carnot}=1-\frac{250}{500}=50\%$$

O rendimento de 25% é inferior a esse limite, como deve ocorrer para uma máquina real nessas condições.

Alternativa correta: C.

UniEVANGÉLICA · 2020/1 — Medicina — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova