FCM-MG · Medicina 2007.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Se o passo de Rita mede l, o de Pedro mede 2l. Suas velocidades são:

$$v_R=2l\ \text{s}^{-1}$$

$$v_P=3\cdot2l=6l\ \text{s}^{-1}$$

A distância inicial é 40l e a velocidade relativa é 4l por segundo:

$$t=\frac{40l}{6l-2l}=10\ \text{s}$$

O comprimento l cancela porque todas as distâncias foram expressas com a mesma unidade.

Durante a queda sem resistência do ar, energia potencial transforma-se em cinética. No choque real, parte da energia mecânica passa para energia interna, deformações e som. A bola retorna com menos energia mecânica e atinge altura menor. Se as alturas inicial e de retorno são h e h':

$$E_{dissipada}=mg(h-h')$$

Logo, a explicação correta envolve calor e som. A energia total se conserva, embora a parcela mecânica da bola diminua.

Solta do repouso, a bola acelera ao longo da rampa. No modelo de deslizamento sem atrito:

$$a=g\sin\theta$$

Em tempos iguais, as distâncias desde a origem são proporcionais a t²:

$$s=\frac{g\sin\theta}{2}t^2$$

Os deslocamentos entre posições sucessivas crescem na razão 1, 3, 5, 7. A figura de Carlos é a que melhor representa esse crescimento, sem copiar a queda livre vertical. A componente vertical da aceleração na rampa é menor que g, por isso as alturas após o mesmo tempo também não coincidem com as da figura Q.

Para a pedra totalmente imersa em água homogênea:

$$E=\rho_{agua}gV_{pedra}$$

O empuxo não aumenta apenas porque ela desce; a pressão cresce em todas as partes. Bruno está incorreto no modelo usual. Ao moldar o barro em tigela sem entrada de água, o conjunto pode deslocar um volume maior de água mantendo a mesma massa de barro. Pode então atingir:

$$E=P$$

Ariane descreve corretamente o mecanismo que permite flutuar.

Em repouso sobre uma balança que mede força:

$$N=mg$$

Na Lua, a aceleração da gravidade é menor que na Terra, e uma pessoa de 70 kg exerce força menor que 700 N. A massa permanece 70 kg. Na Terra, g varia com o local; no elevador a velocidade constante, a aceleração é nula e N não aumenta. Peso e normal não formam par de ação e reação, pois ambas atuam sobre a pessoa; os pares correspondentes atuam na Terra e na balança.

A explicação pretendida é que a melancia, rica em água, possui calor específico elevado. Para receber uma mesma quantidade de calor por unidade de massa, sua temperatura varia menos:

$$\Delta T=\frac{Q}{mc}$$

Isso favorece sua permanência fria. A capacidade térmica também depende da massa, mas dizer apenas que um objeto é maior não determina suas propriedades térmicas. O tempo real de aquecimento depende ainda de geometria, superfície, composição e condições de troca; a questão usa uma comparação qualitativa simplificada.

A água entra em ebulição quando sua pressão de vapor alcança a pressão externa. Sob pressão superior a 1 atm, a temperatura de ebulição é maior que 100 °C, como na autoclave descrita. Ao diminuir a pressão sobre água já quente, seu ponto de ebulição cai e ela pode ferver repentinamente. Gaspar e Nazaré descrevem esse efeito. O segundo caso é uma interpretação física da situação, não uma instrução para abrir um sistema quente.

M e N têm o mesmo volume; o trecho MN é isovolumétrico. Como não há expansão nem compressão:

$$W_{MN}=0$$

Pela primeira lei, usando calor e trabalho com seus sinais:

$$\Delta U_{MN}=Q_{MN}$$

No resfriamento MN, ambos são negativos: o gás cede calor e perde energia interna. NQ é isobárico, com aumento de temperatura, e a reta QM não permite concluir que a transformação seja isotérmica. A igualdade do trecho MN é a afirmação garantida.

O observador está a 1 m do espelho e a 2 m da parede de 3 m de altura. A parede está, portanto, a 3 m do espelho, e sua imagem virtual fica 3 m atrás dele. A distância dos olhos à imagem é:

$$D=1+3=4\ \text{m}$$

Os raios extremos formam triângulos semelhantes. A altura interceptada no plano do espelho é:

$$\frac d{3}=\frac14$$

$$d=0{,}75\ \text{m}$$

Esse é o tamanho vertical mínimo, supondo o espelho posicionado para interceptar os dois raios extremos.

A imagem final ampliada de um microscópio composto é obtida com objetiva e ocular convergentes. No teste descrito, as lentes que aumentam as letras são $L_1$ e $L_2$; $L_3$ e $L_4$, que as diminuem, são tratadas como divergentes. Sob condições iguais de observação, o maior aumento de $L_2$ indica menor distância focal. A objetiva deve ter foco menor que a ocular. Assim, a ocular é $L_1$ e a objetiva é $L_2$. A comparação pressupõe que as lentes tenham sido testadas de forma equivalente; o enunciado não fornece seus focos numericamente.

Raios incidentes aproximadamente paralelos ao eixo principal de um espelho côncavo convergem para seu foco. No modelo adotado pela questão, posiciona-se o olho do paciente nessa região para concentrar a iluminação:

$$d=f$$

A resposta oficial pressupõe essa incidência aproximadamente paralela. Para uma fonte pontual a distância finita, seria necessário conhecer sua posição e usar a relação de conjugação; a figura, isoladamente, não demonstra que a imagem de qualquer posição da lanterna fique exatamente no foco.

A fonte produz duas frentes por segundo, que se propagam a 1 m/s. A separação é:

$$\lambda=\frac vf=\frac12=0{,}50\ \text{m}$$

Rafael nada no sentido contrário a 1,5 m/s; a aproximação das frentes ocorre com:

$$v_{rel}=1+1{,}5=2{,}5\ \text{m/s}$$

A frequência de encontros é:

$$f_{obs}=\frac{v_{rel}}{\lambda}=\frac{2{,}5}{0{,}50}=5{,}0\ \text{Hz}$$

A frequência da fonte continua sendo 2 Hz; muda a frequência percebida pelo nadador.

Para uma corda com extremidades fixas, o modo fundamental obedece a:

$$f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac T\mu}$$

Pressionar em M deixa um trecho vibrante menor até o cavalete do que pressionar em N, aumentando a frequência: Felipe está correto. Um som mais grave tem frequência menor, contradizendo Marcela. Para mesma tensão e comprimento, uma corda mais fina com menor densidade linear tem frequência maior e período menor:

$$P_{onda}=\frac1f$$

Portanto, a fala de Cíntia também é falsa.

Inicialmente, com duas cargas q à distância d:

$$F=k\frac{q^2}{d^2}$$

Trocando-as por 4q e 3q e mantendo d:

$$F'=k\frac{(4q)(3q)}{d^2}=12F$$

As cargas têm o mesmo sinal e se repelem. Cada esfera sofre força de módulo 12F, em sentidos opostos, conforme a figura A. Não há uma força 3F em uma esfera e 4F na outra: o par de interação tem módulos iguais.

Uma lâmpada de lanterna tem dois contatos separados: o terminal central na base e a região metálica lateral. Para a corrente atravessar o filamento, cada um precisa estar ligado a um polo diferente da pilha, formando um circuito fechado. A figura 3 faz essas conexões. Nos outros desenhos, um contato necessário fica sem ligação ou os fios não estabelecem uma diferença de potencial entre os dois terminais do filamento.

$A_1$ mede 2 A num dos dois resistores em paralelo. Como ambos têm 10 Ω e a mesma tensão, o outro ramo também conduz 2 A. $A_2$ mede a corrente total:

$$I_2=2+2=4\ \text{A}$$

A tensão no paralelo é:

$$V_p=10\cdot2=20\ \text{V}$$

O resistor em série conduz 4 A:

$$V_s=10\cdot4=40\ \text{V}$$

A fonte fornece a soma:

$$V=20+40=60\ \text{V}$$

Fora de um ímã, as linhas de campo saem do polo norte e entram no sul. O gabarito adota a opção A: campo para cima em 1 e 2 e para baixo em 3. Isso corresponde à interpretação do polo inferior como norte e do superior como sul: no vão, o campo sobe; próximo ao polo inferior, sai para baixo; perto do superior, entra em direção a ele. Entretanto, o desenho não identifica N e S. Inverter os polos inverteria todos os sentidos. Assim, a opção oficial é mantida, mas seu sentido absoluto não pode ser determinado de forma única só pelos dados impressos.

Com campo uniforme e a espira mantendo sua orientação, o fluxo varia quando muda a parte de sua área dentro da região magnética. A faixa superior do campo, iniciada na direção de A, está acima da espira e não é atravessada por ela. No nível da espira, a região começa em B e termina em D. Portanto, as passagens indicadas por B e D representam os trechos de entrada e saída em que a área interceptada muda. Fora da região, o fluxo é nulo; quando a espira está inteiramente dentro, ele é constante. Portanto, o alto-falante emite som nos trechos de entrada e saída, não durante todo o movimento dentro do campo. Os pontos representam essas situações no esquema, e não instantes de duração nula.

No vácuo:

$$\lambda=\frac cf$$

Ondas de rádio têm frequências menores e comprimentos de onda maiores que a luz visível; raios gama têm frequências muito maiores e comprimentos menores. A sequência decrescente é rádio, luz solar visível e gama, como na opção D. A luz solar inclui várias faixas; a alternativa a usa no sentido usual de luz visível.

A afirmativa I é falsa: elétrons podem produzir interferência em dupla fenda, apesar de terem massa. Seu comprimento de onda de de Broglie é:

$$\lambda=\frac hp$$

A II é aceita pela prova no sentido da complementaridade: informação completa de qual fenda foi atravessada é incompatível com interferência plenamente visível. Isso não impede registrar impactos individuais e formar um padrão de interferência no mesmo arranjo; os impactos são localizados, e o padrão estatístico é ondulatório. A frase original precisa dessa interpretação para evitar uma proibição excessivamente ampla.