FCM-MG · Medicina 2009.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Em água parada, a pressão a uma profundidade h obedece a:

$$p=p_{atm}+\rho gh$$

Nos pontos de mesma profundidade, as pressões são iguais. Na parte inferior, a pressão é maior do que na superior. A força da água é normal à superfície e dirigida para dentro do corpo. O esquema C reúne essas características; a diferença entre as ações de baixo e de cima produz o empuxo.

Se cada cavalo exerce força F, a parede reage com força de mesmo módulo no primeiro caso. A tensão de uma seção da corda é:

$$T_1=F$$

No segundo caso, cada extremidade também é puxada com F. Cortando mentalmente a corda e equilibrando uma das metades:

$$T_2=F$$

Portanto:

$$T_2=T_1$$

Duas forças opostas não criam tração 2F; elas mantêm a corda tracionada com F.

O impulso percorre o trajeto de ida ao cérebro e de volta à perna. Para um adulto, adotando aproximadamente 3,3 m no total:

$$v_m\approx\frac{3{,}3}{0{,}2}=16{,}5\ \text{m/s}$$

Convertendo:

$$v_m\approx16{,}5\cdot3{,}6=59{,}4\ \text{km/h}$$

O valor mais próximo é 60 km/h. Trata-se de uma estimativa: o enunciado não fornece a distância do percurso nervoso nem separa os tempos de condução e processamento.

Supondo que o carrinho chegue a cada altura com velocidade nula e não haja perdas:

$$\frac{mv^2}{2}=mgh$$

Comparando as duas situações:

$$\frac{v_Q}{v_P}=\sqrt{\frac{h_Q}{h_P}}=\sqrt2$$

Assim, pelo valor inicial declarado:

$$v_Q=30\sqrt2\approx42\ \text{cm/s}$$

Essa é a resposta pretendida. Há uma inconsistência no original: 30 cm/s não permite subir 45 cm sob a gravidade terrestre. Usando g = 10 m/s², a altura seria apenas:

$$h=\frac{0{,}30^2}{2\cdot10}=0{,}0045\ \text{m}$$

A razão entre as alturas permite reproduzir o gabarito, mas não elimina esse erro numérico.

A água possui grande calor específico: recebe ou cede bastante energia para uma mesma mudança de temperatura.

$$Q=mc\Delta T$$

Seu elevado calor latente de vaporização também envolve grande troca de energia na evaporação e na condensação:

$$Q=mL$$

Esses processos ajudam a moderar variações térmicas. A resposta reúne as duas propriedades, sem atribuir exclusivamente à água todos os fatores do clima terrestre.

A radiação transporta energia através do vácuo e permite a troca entre o Sol, a superfície lunar e o espaço. A condução também ocorre entre regiões em contato nos materiais sólidos da superfície. Sem uma atmosfera significativa, não há convecção atmosférica. Logo, o modelo da questão admite condução e radiação. A afirmação histórica de que não existe água na Lua não é necessária para essa conclusão sobre os mecanismos.

A luz sai de L, reflete no espelho da esquerda, depois no da direita e chega a O. Primeiro, construa a imagem de L simétrica em relação ao espelho esquerdo: ela fica em A. Em seguida, reflita essa imagem em relação ao espelho direito. A segunda imagem fica em D. Prolongar o último raio recebido por O também leva a D; B e C estão nesse prolongamento, mas não satisfazem a simetria das duas reflexões.

Na interferência destrutiva, cristas de uma onda se superpõem a vales da outra, reduzindo a amplitude resultante. A linha superior indicada na fotografia acompanha uma região de oscilação mínima: é uma linha nodal. A linha inferior corresponde a reforço, não a cancelamento. O ponto inferior está numa região de reforço e o superior numa região de amplitude mínima, tornando falsas as demais descrições.

Para uma mesma corda, com comprimento vibrante e densidade linear constantes:

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

Afrouxar diminui T e, portanto, diminui f: o som fica mais grave. A velocidade da onda na corda também diminui, mas a opção sobre velocidade se refere ao som emitido no ar, cujo valor depende do meio. Nesse meio:

$$\lambda=\frac{v_{ar}}f$$

Com frequência menor, o comprimento de onda sonoro aumenta. A amplitude não é determinada apenas pela tensão da corda.

No modelo ideal de uma envoltória condutora fechada em equilíbrio eletrostático, cargas externas se redistribuem e o campo na cavidade sem cargas internas é nulo. Esse é o princípio relacionado às falas de Janaína e Pedro. A explicação de Sueli, baseada apenas em comparar condutividades, é insuficiente: a geometria e o caminho da corrente também importam. O gabarito adota a blindagem ideal. Num avião real, um raio é um fenômeno transitório, e a proteção depende de projeto; não se conclui que qualquer dano ou qualquer campo eletromagnético seja impossível.

Ao ligar uma carga de grande corrente, como o chuveiro, pode aumentar a queda de tensão nos condutores da instalação. A tensão disponível na lâmpada diminui. Aproximando sua resistência como constante:

$$I=\frac VR$$

$$P=\frac{V^2}{R}$$

Uma tensão menor reduz corrente e potência, diminuindo o brilho. A resistência real do filamento também muda quando ele esfria; não é correto atribuir sua resistividade diretamente à tensão como faz a opção C. A explicação pretendida está na redução da tensão e da potência.

A lâmpada é de 3 V e cada pilha fornece 1,5 V. A ligação pretendida soma as tensões:

$$V=1{,}5+1{,}5=3{,}0\ \text{V}$$

Para isso, liga-se o polo positivo de uma pilha ao negativo da outra, em série. A lâmpada e o interruptor integram o mesmo caminho de corrente. O esquema A apresenta essa organização; nas demais figuras, a associação ou as conexões não produzem o circuito pretendido.

A afirmativa I é falsa: uma carga em movimento retilíneo uniforme não emite radiação por esse movimento; a emissão clássica está associada à aceleração. A II é correta quando se refere à energia de cada fóton:

$$E=hf$$

Frequência maior implica maior energia por fóton, não necessariamente maior energia total de qualquer feixe. A III distingue corretamente radiação eletromagnética de radioatividade, entendida como transformação espontânea de núcleos instáveis. O texto é impreciso ao limitar esta última a elementos de elevado peso atômico: também existem radioisótopos leves. O gabarito considera II e III, com essa ressalva. As generalizações do preâmbulo sobre efeitos no organismo não são demonstradas por esta questão.

Na explicação do efeito fotoelétrico, a luz interage por unidades discretas de energia, os fótons.

$$E_{foton}=hf$$

Assim, as lacunas são preenchidas por corpuscular, discretas e energia. Isso não elimina o comportamento ondulatório da luz em outros fenômenos, como interferência e difração.

O pósitron é a antipartícula do elétron: ambos têm a mesma massa e cargas opostas. No processo usual de aniquilação de um par praticamente em repouso:

$$e^++e^-\longrightarrow2\gamma$$

A energia do par transforma-se em dois fótons, normalmente emitidos em sentidos opostos. Não são partículas alfa, nem dois nêutrons. O original mistura duas técnicas: PET usa a detecção dos fótons de aniquilação em coincidência; SPECT detecta fótons emitidos pelo radioisótopo e não é uma varredura PET computadorizada. A resposta oficial descreve corretamente a aniquilação, apesar dessa confusão no contexto.