FCM-MG · Medicina 2008.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Para cada esfera em equilíbrio:

$$T=P-E$$

O empuxo depende do volume de líquido deslocado:

$$E=\rho gV_{sub}$$

A esfera 1 está apenas parcialmente mergulhada, enquanto 2 e 3 estão totalmente imersas. Assim:

$$E_1<E_2=E_3$$

Como seus pesos são iguais:

$$T_1>T_2=T_3$$

A maior profundidade da esfera 3 não altera seu empuxo no líquido homogêneo e incompressível.

Uma máquina simples pode permitir realizar uma tarefa com força menor, compensada por um deslocamento maior. No modelo ideal:

$$F_{aplicada}d_{aplicado}=F_{resistente}d_{resistente}$$

Esse é o sentido da opção A. A definição não depende de funcionar automaticamente, ter velocidade baixa ou possuir poucas peças. Nem toda montagem reduz a força; a vantagem depende da geometria e da forma de uso.

No referencial do solo, atuam sobre a esfera somente o peso, vertical para baixo, e a tração, ao longo do fio para cima e para a direita. Essas duas forças aparecem no diagrama A. Na posição inclinada, sem aceleração vertical:

$$T\cos\theta=mg$$

Na horizontal:

$$T\sin\theta=ma$$

A componente horizontal da tração acelera o pêndulo. Uma força de inércia seria introduzida apenas na descrição pelo referencial do ônibus, apontando para a esquerda.

Se Marcelo tem massa m e altura h, Renato tem massa 2m e altura h/2:

$$U_M=mgh$$

$$U_R=(2m)g\frac h2=mgh$$

Partindo do repouso e chegando ao mesmo nível de referência sem perdas:

$$K_R=K_M=mgh$$

Logo, os dois chegam com a mesma energia cinética. Suas velocidades são diferentes:

$$v_M=\sqrt{2gh}$$

$$v_R=\sqrt{gh}=\frac{v_M}{\sqrt2}$$

O corpo de maior massa pode ter a mesma energia cinética com velocidade menor.

No modelo do enunciado, o botijão é rígido e fechado, de modo que não há deslocamento de sua parede pelo gás:

$$W=0$$

Pela primeira lei:

$$\Delta U=Q-W=Q>0$$

A energia interna aumenta. A opção D expressa esses dois resultados. Para gás ideal, a pressão também aumenta com a temperatura a volume constante; o GLP real pode envolver equilíbrio líquido-vapor, mas isso não muda a ausência de trabalho de expansão da parede no modelo rígido.

Num ciclo de máquina térmica, a máquina absorve calor da fonte quente, transforma parte dele em trabalho e rejeita o restante à fonte fria. Usando módulos positivos dos calores:

$$W=Q_q-Q_f$$

Por isso, a descrição correta é a da opção C. A sequência corresponde ao modelo de motor térmico, e não ao de refrigerador.

A lâmpada é uma fonte extensa: diferentes regiões emitem raios em direções ligeiramente diferentes. Perto do chão, a borda da penumbra produzida pela esfera é estreita. Ao afastar a esfera do chão, aumenta a região que recebe luz de apenas parte da lâmpada, tornando a sombra menos nítida. A causa principal é a extensão da fonte, sem necessidade de atribuir o efeito à difusão no ar ou à variação do índice de refração.

No modelo de onda eletromagnética plana no vácuo, campos elétrico e magnético variam e são perpendiculares entre si e à direção de propagação. A onda pode propagar-se sem um meio material. Não é uma onda mecânica nem uma sucessão de prótons e elétrons deslocando-se pelo espaço. Essa descrição corresponde à opção D; nos materiais, sua propagação depende das propriedades e da frequência.

O valor indicado é uma convergência positiva de 2,0 dioptrias. Pela definição:

$$C=\frac1f$$

Portanto:

$$f=\frac1{2{,}0}=0{,}50\ \text{m}$$

$$f=50\ \text{cm}$$

A lente é convergente e tem distância focal de 50 cm. Trata-se da interpretação física da prescrição fictícia da questão.

Em paralelo, cada lâmpada está ligada entre os mesmos dois nós do circuito e recebe a mesma diferença de potencial. Na figura B, os fios unem um terminal de cada lâmpada a um mesmo nó e os demais terminais ao outro nó, criando três ramos. Em C, duas lâmpadas compartilham um ramo em série; A e D também não colocam as três lâmpadas entre o mesmo par de nós.

Aponte o polegar da mão direita para fora do papel, no sentido da corrente. Os dedos indicam campo magnético anti-horário ao redor do fio. Assim, o norte da bússola deve apontar: acima, para a esquerda; à direita, para cima; abaixo, para a direita; à esquerda, para baixo. A opção C apresenta essas quatro orientações. As agulhas se alinham tangencialmente, e não radialmente, ao campo.

Entre os polos voltados para a espira, o campo vai do norte ao sul. Pela orientação dos ímãs adotada no desenho, ele aponta da esquerda para a direita. Nos dois lados transversais da espira, correntes opostas sofrem forças magnéticas opostas:

$$F=Bi\ell$$

Essas forças formam um binário que gira a espira em torno de P, não de Q. Aplicando a regra da mão direita à corrente horária e usando a perspectiva adotada pela prova, o sentido indicado é anti-horário. O gabarito depende dessa vista: dizer horário ou anti-horário sem explicitar o lado de observação é uma limitação do enunciado.

Uma corrente induzida aparece quando o fluxo magnético através da bobina varia. Um ímã que se move nas proximidades pode produzir essa variação. Nos demais casos, os elementos descritos ficam em repouso e suas correntes são constantes; após eventuais transientes de ligação, o fluxo permanece estável. A opção D descreve a condição pretendida. Um movimento que mantenha o fluxo exatamente constante não induziria corrente; considera-se aqui aproximação ou afastamento efetivo do ímã.

O iodo-131 emite radiações beta e gama. Quem se incorpora ao tecido é o radioisótopo; as radiações transferem energia ao interagir com a matéria, não ficam armazenadas como pequenas bombas. Por isso, a explicação de Gilberto é inadequada. A meia-vida física de aproximadamente oito dias significa:

$$N(8\ \text{dias})=\frac{N_0}{2}$$

A atividade também cai à metade pelo decaimento físico. O gabarito considera a preocupação de Tânia com exposição de outras pessoas. Entretanto, a necessidade e a duração de internação não podem ser deduzidas apenas dessa meia-vida: dependem da atividade administrada e retida, da eliminação e dos critérios de radioproteção. A questão é uma simplificação didática, não uma regra de conduta médica.

A luz entrega energia em fótons:

$$E=hf$$

Essa quantização é a propriedade destacada pelo modelo fotoelétrico, correspondendo à opção D. A luz não transporta elétrons do emissor ao sensor. Em um dispositivo real, detecção pode envolver absorção em um semicondutor, e nem todo sensor fotoelétrico ejetará elétrons para fora do material como no exemplo clássico.