UniEVANGÉLICA · Medicina 2023.1 · 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.
A figura mostra o mecanismo de movimentação de um equipamento utilizado no ramo da clínica médica, o qual é constituído de duas polias A e C, que estão ligadas a uma correia B de forma ideal. Não existe escorregamento. As engrenagens possuem raios r_A = 10 cm e r_C = 20 cm. A velocidade angular da polia A é aumentada a uma taxa constante de 2 rad/s² a partir do repouso.
O tempo necessário, em segundos, para que a polia C atinja uma velocidade angular de 100 rev/mim é:
Obs.: Considere π = 3.
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)15
B)10
C)5
D)20
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
B
Resolução
Sem escorregamento, as velocidades tangenciais nas bordas são iguais.
$$\omega_A r_A=\omega_C r_C$$
Convertemos a rotação final usando o valor de π solicitado.
Como A parte do repouso com aceleração angular constante:
$$t=\frac{20}{2}=10\ \mathrm{s}$$
Alternativa correta: B.
Q62
Física Moderna — Relatividade — Invariância da velocidade da luz
Em estudos desenvolvidos pelo físico James Clerk Maxwell, foi percebido que havia descoberto a solução de um dos grandes mistérios do universo, a natureza da luz. Ele descobriu que a luz é simplesmente radiação eletromagnética cuja frequência cai dentro de uma faixa particular de frequências, de 4,3 × 10¹⁴ a 7 × 10¹⁴ vibrações por segundo. Essas ondas ativam as “antenas elétricas” que existem na retina do olho. As ondas com frequência mais baixa desta faixa aparecem como luz vermelha, e as com as frequências mais altas, com luz violeta. Maxwell percebeu simultaneamente que a radiação eletromagnética de qualquer frequência se propaga com a mesma rapidez que a luz.
A rapidez de propagação invariável das ondas eletromagnéticas no espaço é consequência notável do princípio da
A)Mecânica quântica
B)Relatividade de Einstein
C)Conservação de energia
D)Força forte e fraca
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
C
Resolução
Ressalva editorial. O gabarito fornecido marca C, mas a invariância da velocidade da luz no vácuo corresponde à relatividade especial, opção B. A questão fica fora da correção automática.
A constância da velocidade da luz no vácuo para observadores inerciais é um postulado da relatividade especial.
$$c=\frac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}$$
A expressão de Maxwell relaciona a propagação às propriedades eletromagnéticas do vácuo. A conservação da energia, isoladamente, não estabelece a invariância de c entre referenciais. A resposta conceitualmente adequada é Relatividade de Einstein.
Gabarito da fonte: C.
Q63
Mecânica — Gravitação — Independência da aceleração de queda em relação à massa
Isaac Newton desenvolveu estudos com relatos sobre a força atuante em cada planeta que estaria dirigida para um ponto fixo central, apontando para o Sol. Esta, a força da gravidade, era a mesma força que puxa uma maçã do alto de uma árvore. A proeza de intuição de Newton, que a força entre a Terra e a maçã é a mesma força que puxa luas e planetas e tudo mais em nosso universo, era um rompimento revolucionário. Dessa forma Newton obteve resultados excelentes ao longo dos anos e publicou o que é uma das mais abrangentes generalizações da mente humana: a Lei da Gravitação Universal. A força gravitacional atua sobre todos os corpos em proporção a suas massas.
Dessa forma, qual das afirmativas a seguir é correta sob o ponto de vista de rapidez da queda de corpos leves X pesados
A)Objetos pesados, quando comparados com outros leves, caem sempre com aceleração maior, porque ambos possuem a mesma razão entre peso e massa. A Segunda Lei de Newton (a = F/m) lembra que uma força maior agindo sobre uma massa maior resulta numa maior aceleração.
B)Objetos leves, quando comparados com outros pesados, caem sempre com aceleração menor, porque ambos possuem razão diferente entre peso e massa. A Segunda Lei de Newton (a = F/m) lembra que uma força maior agindo sobre uma massa menor resulta numa maior aceleração.
C)Objetos leves, quando comparados com outros pesados, caem com aceleração diferente mesmo em iguais condições, porque ambos possuem razão diferente entre peso e massa. A Segunda Lei de Newton (a = F/m) lembra que uma força maior agindo sobre uma massa maior não necessariamente resulta numa maior aceleração.
D)Objetos leves ou pesados caem com a mesma aceleração, porque ambos possuem a mesma razão entre peso e massa. A Segunda Lei de Newton (a = F/m) lembra que uma força maior agindo sobre uma massa maior não necessariamente resulta numa maior aceleração.
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
D
Resolução
Para corpos no mesmo campo gravitacional, desprezando a resistência do ar, o peso cresce proporcionalmente à massa.
$$P=mg$$
$$a=\frac{P}{m}=g$$
Assim, aumentar a massa aumenta a força e a inércia na mesma proporção. Corpos leves e pesados têm a mesma aceleração nessas condições.
Alternativa correta: D.
Q64
Mecânica — Hidrodinâmica — Vazão volumétrica e velocidade de escoamento
São empresas do Brasil que desenvolvem a tecnologia necessária para que, cada vez mais, a agricultura nacional cresça e se torne mais reconhecida em produção, exportação e, claro, uma grande auxiliadora na economia do país. Segundo um estudo recente realizado pela Associação Brasileira de Startups em parceria com a Dell Technologies, o Brasil já conta com 299 startups (empresas em estágio inicial de atuação e focadas em inovação) com atuação voltada ao agronegócio. Trata-se de um segmento em expansão que deve acelerar ainda mais os avanços no campo no país, uma vez que, ainda segundo o estudo, 47% dessas startups receberam investimentos externos em 2020, quase o dobro da média geral em outros setores (26,7%). Hoje, as fazendas são consideradas empresas rurais e, assim como em uma companhia do ramo automobilístico, deve ser feita a gestão dos processos internos, desde a logística de compra de matéria- prima, insumos e venda de produtos até o controle de tarefas e horários dos funcionários e maquinários de grande porte e tecnológicos.
Considerando sistemas de mecanismos aplicados a diversos tipos de máquinas agrícolas de grande porte, a parte de um sistema de lubrificação utiliza óleo de densidade igual a 850 kg/m³ sendo bombeado através de um tubo cilíndrico de 10,0 cm de diâmetro a uma taxa de 10 litros por segundo. A velocidade de escoamento do óleo pelo tudo será aproximadamente em m/s de
Obs.: Considere π = 3.
A)2,75
B)1,35
C)3,45
D)0,50
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
B
Resolução
A vazão é o volume que atravessa a seção por unidade de tempo. A densidade não é necessária porque a vazão já é volumétrica.
Física Moderna — Física Nuclear — Fissão e fusão nuclear
O ataque russo à usina nuclear Zaporizhia, no sudeste da Ucrânia, foi considerado um ato sem precedentes ocorrido no dia 5 de março de 2022. Zaporizhia é uma das várias usinas nucleares da Ucrânia. No total, são quatro plantas ativas, com 15 reatores: 4 em Rivne, 2 em Khmeltniski (outros dois estavam em construção), 3 no Sul da Ucrânia e 6 em Zaporizhia, conforme imagem a seguir Na Ucrânia, a energia nuclear tornou-se cada vez mais importante para o fornecimento de energia do país. Em 2014, grupos separatistas apoiados pela Rússia assumiram o controle da grande região produtora de carvão de Donbas, no sul. Até então, o carvão gerava 41% da energia consumida, dessa forma o país recorreu à energia nuclear, bem como a outras fontes renováveis, para compensar o déficit. A energia nuclear atualmente gera quase metade da eletricidade que a Ucrânia consome, no qual possui locais de descarte radioativo que armazenam resíduos de operações de usinas nucleares.
A energia nuclear é, provavelmente, a forma mais concentrada de energia disponível a humanidade, podendo ser liberada em processos de
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)Fissão (ruptura de núcleos pesados) e fusão (fusão de núcleos leves para formar núcleos pesados).
B)Fissão (ruptura de núcleos pesados) e fusão (fusão de núcleos pesados para formar núcleos ainda mais pesados).
C)Fissão (ruptura de núcleos leves) e fusão (fusão de núcleos leves para formar núcleos pesados).
D)Fissão (ruptura de núcleos leves) e fusão (fusão de núcleos pesados para formar núcleos ainda mais pesados).
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
A
Resolução
Na fissão, um núcleo pesado se divide em núcleos menores. Na fusão, núcleos leves se unem para formar um núcleo mais pesado.
Nos processos que liberam energia, os produtos têm menor massa de repouso total que os reagentes.
$$E_{\mathrm{liberada}}=\Delta m\,c^2$$
Usinas nucleares convencionais utilizam fissão controlada. O enunciado pergunta pelos dois processos nucleares de liberação de energia.
Alternativa correta: A.
Q66
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência total e atuação do disjuntor
Lâmpadas, motores e demais aparelhos elétricos devem sempre ser conectados em paralelo com a fonte de tensão. Se os aparelhos elétricos fossem conectados em série, caso uma aparelho queimasse, todos os demais deixariam de funcionar. A corrente máxima disponível para um circuito individual é limitada pela resistência dos fios. A perda de potência dada por I²R faz aquecer os fios e, em casos extremos, produz incêndio ou fusão dos fios. Geralmente é utilizado um tipo de diâmetro padrão para instalações elétricas residenciais de uso comum. Para uso específico, como fornos elétricos, secadoras de roupas, chuveiros, entre outros, faz-se necessário utilizar fios com calibre de diâmetro maior. O dimensionamento elétrico sempre deve ser realizado antes de qualquer tipo de instalação, pois a partir desse projeto é possível informar para cada utilização o diâmetro da fiação necessária para transportar com segurança a corrente máxima projetada para aquela aplicação. Caso ocorra um excesso, no qual a corrente máxima supera o valor especificado em projeto, o sistema de segurança, como o disjuntor, atua automaticamente para interromper o circuito elétrico, para evitar acidentes. Uma torradeira de 2,4 kW, uma frigideira elétrica de 1,2 kW e uma lâmpada de 120W são ligadas a um mesmo circuito projetado para capacidade máxima de 20 A, utilizando 240 V fornecidos pela concessionária.
O componente de segurança (disjuntor) atuará nessa combinação descrita acima? E a corrente consumida por todos os equipamentos, em amperes (A) será de
A)Não; \(I_{total}=10{,}5\ \mathrm{A}\).
B)Não; \(I_{total}=15{,}5\ \mathrm{A}\).
C)Sim; \(I_{total}=21{,}5\ \mathrm{A}\).
D)Sim; \(I_{total}=26{,}5\ \mathrm{A}\).
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
B
Resolução
Os equipamentos em paralelo recebem a mesma tensão. Somamos suas potências para obter a corrente total.
Como 15,5 A é inferior à corrente nominal de 20 A, o disjuntor não deve atuar por sobrecarga nessa situação ideal. Sua curva de disparo e outros circuitos não são considerados no modelo.
Alternativa correta: B.
Q67
Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação aparente de líquidos
Em um experimento realizado em laboratório, o professor forneceu a um grupo de alunos um frasco de vidro com volume de 200 cm³ em temperatura ambiente de 20°C e que estava cheio de mercúrio até a borda. Considerando uma elevação de temperatura para 100°C ao fim do experimento, a quantidade transbordada de mercúrio devido à dilatação será aproximadamente, em cm³, de:
Coeficiente de dilatação linear do vidro: α = 0,4 × 10⁻⁵ °C⁻¹; coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio: β = 18 × 10⁻⁵ °C⁻¹.
A)2,70
B)3,28
C)0,19
D)1,55
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
A
Resolução
O volume transbordado é a dilatação do mercúrio menos o aumento da capacidade do vidro.
Mecânica — Trabalho e Energia — Trabalho contra o atrito e comprimento da trajetória
Um estudante de física deseja alterar a configuração dos móveis de sua sala e realiza uma pequena análise antes de aplicar qualquer tipo de força. Será necessário movimentar o sofá com massa de 40 kg de um lado para o outro do ambiente percorrendo uma distância de 2,5m. Contudo, o estudante não poderá realizar esse movimento retilíneo em um único trecho, pois existe uma mesa com grande massa bloqueando a passagem mais curta. Dessa forma, o estudante deverá executar dois movimentos para levar o sofá do ponto inicial ao ponto final sem movimentar a mesa. O movimento foi planejado então para uma trajetória com dois trechos ortogonais, um trecho com comprimento de 2,0m e o outro com 1,5m. O estudante deverá executar uma quantidade de trabalho maior devido à mudança de trajetória inicial de 2,5m em um único trecho para dois trechos contornando a mesa muito pesada. Considerando o coeficiente de atrito cinético de 0,2 o trabalho excedente executado em joules (J) pelo estudante será de
Obs.: Considere g = 10 m/s².
A)60
B)90
C)80
D)70
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
C
Resolução
Consideramos piso horizontal, força aplicada horizontalmente e a mesma variação de energia cinética nos dois trajetos. A força de atrito é constante.
O trabalho adicional do estudante compensa a dissipação adicional pelo atrito.
Alternativa correta: C.
Q69
Ondulatória — MHS — Período e rigidez equivalente de molas
A produção agropecuária do passado era bastante diferente do que vemos nos dias de hoje. Há alguns anos, produtividade era sinônimo de grandes propriedades, já que para aumentar a produção era preciso ter mais áreas plantadas ou de pasto para os animais. Mas a realidade do produtor rural mudou. Hoje, com a tecnologia desenvolvida no Brasil, é possível produzir mais sem a necessidade de ampliar a extensão da propriedade, pois a inovação traz, todos os dias, novas possibilidades para o produtor do campo. Atualmente, segundo dados do Cepea/Esalq-USP, o agronegócio já representa quase 25% do PIB brasileiro e, por ter sido um setor que não parou durante a pandemia, é um mercado extremamente promissor, tanto interno quanto externamente. Portanto, o avanço do agronegócio já está diretamente atrelado à tecnologia e às oportunidades que ela proporciona ao setor.
Essa evolução se deve aos mecanismos utilizados em maquinários com princípios em vibrações mecânicas, que podem ser explicados de forma simples por meio do Movimento Harmônico Simples (MHS). Conforme figura a seguir (a), duas molas k1 e k2 estão associadas em série com um bloco preso à extremidade inferior, que vibra em movimento harmônico simples (MHS) com período de oscilação de 6s. Considerando uma alteração na associação inicial, a qual passa a ser paralela conforme figura a seguir (b) e utilizando o mesmo bloco, as oscilações acontecem com período de 3s. A razão entre as constantes equivalentes da associação em série (k_eq1) e em paralelo (k_eq2), representada por k_eq1/k_eq2, é:
Figura do caderno original · toque para ampliar.
A)0,85
B)0,75
C)0,50
D)0,25
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
D
Resolução
Para a mesma massa, o quadrado do período é inversamente proporcional à constante elástica equivalente.
Não é necessário conhecer separadamente as duas constantes elásticas.
Alternativa correta: D.
Q70
Mecânica — Dinâmica — Tração em elevador desacelerado
Em uma empresa de manutenção em elevadores, testes são realizados constantemente em busca de possíveis falhas em diversos sistemas. Imagine-se a ocasião em que um elevador de carga de 800 kg foi testado inicialmente descendo com velocidade de 10 m/s com uma desaceleração constante até que parasse após 25m de descida. Para suportar essa desaceleração os sistemas de cabos devem atuar com eficiência. A tensão necessária que deverá ser aplicada nos cabos nessa configuração com objetivo de parar o elevador será em Newtons (N) de:
Obs.: Considere g = 10 m/s².
A)12000
B)5700
C)9600
D)8300
Gabarito oficial fornecido — Medicina 2023.1
C
Resolução
Adotamos o sentido positivo para cima. O elevador desce, mas a aceleração que o freia aponta para cima.
