RB Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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FCM-MG · Medicina 2013.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais · FELUMA

Vestibular de Medicina 2013 — 1º semestre · Física Q51–Q60 · Gabarito oficial e resoluções pelo Método TEF.

Q51
Cinematica

Um gráfico da velocidade versus tempo foi construído para o movimento retilíneo de um carro numa pista reta. Desse gráfico, quatro estudantes deram opiniões sobre como retirar informações sobre o movimento do carro: Clara: A inclinação da tangente à curva no ponto observado nos dá a aceleração instantânea do carro. Daniel: A área sob a curva entre dois instantes nos dá o deslocamento do carro. Efigênia: Se, entre dois instantes, encontramos uma reta inclinada significa que o carro está em movimento uniforme. Fábio: O carro possui movimento uniformemente variado entre dois instantes em que aparece uma curva parabólica. Fizeram afirmações fisicamente corretas os estudantes:

A)
Clara e Efigênia.
B)
Efigênia e Fábio.
C)
Daniel e Fábio.
D)
Clara e Daniel.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

A inclinação da curva no gráfico v × t representa a aceleração instantânea. A área algébrica entre a curva e o eixo do tempo representa o deslocamento. Assim, Clara e Daniel estão corretos. Uma reta inclinada corresponde a movimento uniformemente variado; uma parábola em v × t representa aceleração variável. Para uma reta, pode-se calcular a aceleração por Δv/Δt, sem cálculo diferencial.

Q52
Hidrostatica

Um cubo metálico de cobre e outro de alumínio possuem a mesma massa e são pendurados por dinamômetros no ar e depois mergulhados completamente na água. A densidade do cobre é maior que a do alumínio. Sobre essa situação, pode-se afirmar que:

A)
O peso aparente do cobre na água é maior do que no ar.
B)
O empuxo que atua sobre o alumínio mergulhado é maior.
C)
O volume do cubo metálico de cobre é maior que o alumínio.
D)
O volume deslocado do cobre é maior se o líquido for o óleo.

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Para a mesma massa:

$$V=\frac m\rho$$

Como o cobre é mais denso:

$$V_{\text{Cu}}<V_{\text{Al}}$$

Os dois estão totalmente mergulhados na mesma água:

$$E=\rho_{\text{água}}gV$$

Portanto, o empuxo sobre o alumínio é maior. O volume do cubo não muda por ser mergulhado em outro líquido, e seu peso aparente é menor que o peso no ar.

Q53
Energia mecanica

A figura mostra uma pequena esfera de massa m deslizando numa superfície de atrito desprezível. A velocidade inicial da esfera é V e a aceleração da gravidade local é g. Ao atingir a altura D, a esfera tem velocidade V/2. Considera-se que a energia potencial gravitacional seja nula no plano inicial do movimento. No ponto mais baixo da superfície, a energia mecânica da esfera pode ser calculada por:

Esfera inicia no plano de referência, sobe a D com velocidade V sobre dois e chega a ponto D abaixo do plano inicial.
A)
$-2mgD+mV^2/2$
B)
$-mgD+2mV^2$
C)
$mgD+mV^2/8$
D)
$2mgD+mV^2$

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Sem atrito, a energia mecânica é a mesma em toda a pista. No ponto de altura D e velocidade V/2:

$$E_m=mgD+\frac12m\left(\frac V2\right)^2$$

$$E_m=mgD+\frac{mV^2}{8}$$

Esse também é o valor no ponto mais baixo. Ali, a energia potencial é negativa em relação ao plano inicial, mas a soma da potencial com a cinética permanece constante.

Q54
Termodinamica

O gráfico pressão (P) versus volume (V) abaixo mostra um ciclo termodinâmico de um gás ideal operado por uma máquina térmica, que funciona na sequência ABCDA. A transformação AB é adiabática; a BC é isobárica; a CD é isotérmica; e a DA é isovolumétrica. Conforme os dados fornecidos pelo gráfico, pode-se afirmar que:

Ciclo ABCDA com compressão adiabática AB, expansão isobárica BC, expansão isotérmica CD e resfriamento isovolumétrico DA.
A)
O volume em B é calculado por $P_AV_A=P_BV_B$.
B)
O trabalho realizado pelo gás na expansão é maior que na compressão.
C)
A temperatura em D é menor que em B.
D)
O ciclo ABCDA é de uma máquina de Carnot.

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

O gás comprime na curva inferior AB e expande pelos trechos superiores BC e CD. Para os mesmos intervalos de volume, as pressões na expansão são maiores. Logo, a área sob os trechos de expansão supera a área correspondente à compressão:

$$W_{\text{exp}}> |W_{\text{comp}}|$$

O trabalho líquido do ciclo é positivo e corresponde à área encerrada. AB é adiabático, não isotérmico; a máquina não é de Carnot, pois há etapas isobárica e isovolumétrica.

Q55
Mudancas de fase

O gráfico abaixo mostra o diagrama de fase de uma substância X. Considerando os dados fornecidos pelo gráfico, pode-se afirmar que a substância X

Diagrama de fases com ponto triplo próximo de menos sessenta graus Celsius e seis atmosferas.
A)
ao nível do mar e na temperatura de fusão do gelo, estará na fase gasosa.
B)
sob pressão de 9 atm, estará na fase sólida, na temperatura de -20 °C.
C)
pode se sublimar abaixo de -60 °C, se a pressão for superior a 7 atm.
D)
ficará na fase líquida a -40 °C, estando no pico Everest.

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

Ao nível do mar, a pressão é aproximadamente 1 atm. A 0 °C, o ponto está à direita e abaixo da curva de vaporização, na região gasosa. A sublimação ocorre em pressões abaixo do ponto triplo, não nas pressões acima de 7 atm propostas. A 9 atm e −20 °C, a substância não está na região sólida; no Everest, a baixa pressão também não permite a fase líquida indicada a −40 °C.

Q56
Optica geometrica

Um “container” de metal usado para transporte de cargas em navios encontra-se fechado e o seu interior é completamente escuro. Ele possui um pequeno orifício que está voltado para uma casa, como mostrado na figura 1. Uma pessoa dentro do “container” verá, projetada na parede oposta ao orifício, uma imagem da casa, como na figura

Casa original, com porta à direita e árvore à esquerda.
A)
Figura um: casa original direita.
B)
Figura dois: casa girada cento e oitenta graus, com árvore no alto à direita.
C)
Figura três: casa invertida verticalmente, árvore à esquerda.
D)
Figura quatro: casa direita invertida lateralmente.

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Na câmara escura, os raios da parte superior da casa chegam à parte inferior da parede, e os da direita chegam à esquerda. A projeção é uma rotação de 180° da figura original. Deve-se conservar a posição relativa da porta, janelas e árvore após essa rotação; uma inversão apenas vertical não basta. A figura 2 apresenta a correspondência correta.

Q57
Ondas

Fisicamente, entende-se por som musical o resultado da superposição de ondas sonoras periódicas. O gráfico amplitude (s) x tempo (t) mostra a superposição de três sons musicais simples (lá 3, lá 4 e lá 5), produzindo um som composto. O fundo retangular da figura é composto de pequenos retângulos; a altura de cada um é de 1,0 cm. A unidade de tempo da escala do gráfico é de 0,1 s. Sobre esse gráfico, pode-se afirmar que:

Três ondas Lá três, Lá quatro, Lá cinco e soma; grade de amplitude e tempo.
A)
Entre os três sons musicais, o de maior comprimento de onda é o que possui maior amplitude.
B)
A superposição de Lá três e Lá quatro, a 0,3 s, é de 3,8 cm.
C)
A frequência de Lá cinco é de 2,0 Hz.
D)
O período do som composto é de 0,8 s.

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

No desenho, Lá 3 tem o maior período e a maior amplitude entre as três ondas simples. Como os sons se propagam no mesmo meio:

$$\lambda=vT$$

Portanto, nessa figura, o maior comprimento de onda pertence à onda de maior amplitude. Isso é uma coincidência dos valores desenhados, não uma regra geral. Lá 5 completa um ciclo em cerca de 0,4 s:

$$f_5\approx\frac1{0{,}4}=2{,}5\ \text{Hz}$$

O gráfico usa uma escala didática: esses valores não são as frequências reais das notas Lá indicadas pelos nomes.

Q58
Eletrodinamica

Uma ligação elétrica residencial chamada de three-way é usada quando se necessita acender ou apagar uma mesma lâmpada a partir de dois interruptores, como no exemplo da figura esquerda abaixo. Antes de subir a escada, a pessoa acende a lâmpada por meio de um primeiro interruptor e, quando chega ao andar de cima, apaga a lâmpada pelo outro interruptor. Os interruptores three-way (figura da direita) possuem três saídas de fios. O three-way P pode estar ligado nos contatos 1 ou 2; o three-way Q pode estar ligado nos contatos 3 ou 4. A figura abaixo mostra o esquema da ligação entre os dois three-ways, a lâmpada, a fase e o neutro. A lâmpada estará acesa se os interruptores P e Q estiverem conectados, respectivamente, em:

Interruptores em dois andares e exemplo de componente three-way.
Ligação: viajante superior conecta um e três; inferior conecta dois e quatro.
A)
1 e 4 ou 2 e 4.
B)
1 e 4 ou 2 e 3.
C)
1 e 3 ou 2 e 3.
D)
1 e 3 ou 2 e 4.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

O contato 1 de P está ligado pelo fio superior ao contato 3 de Q; o contato 2 liga-se pelo fio inferior ao contato 4. Quando os dois interruptores escolhem o mesmo caminho, fecha-se o circuito pela lâmpada. Assim, ela acende com 1 e 3 ou com 2 e 4. Seleções cruzadas deixam o caminho interrompido. A análise refere-se ao esquema ideal da questão.

Q59
Eletrostatica

A figura 1 abaixo mostra dois pêndulos constituídos de duas esferas P e Q leves e metálicas idênticas, penduradas por fios isolantes. Uma terceira esfera metálica carregada positivamente, presa a uma base isolante, é fixada inicialmente de forma equidistante das esferas P e Q. Logo após, as esferas P e Q ficam em equilíbrio, nas posições mostradas na figura 2. A esfera Q afastou-se mais da posição inicial do que a esfera P, como é mostrado pela grade pontilhada. As cargas das esferas P e Q devem ser, respectivamente:

Pêndulos P e Q inicialmente verticais; depois P se aproxima da esfera positiva central e Q se afasta.
A)
Positiva e negativa.
B)
Negativa e positiva.
C)
Nula e negativa.
D)
Nula e positiva.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

A esfera positiva central repele Q, compatível com Q positiva, e atrai P. Uma esfera P neutra pode ser atraída por polarização: cargas negativas ficam mais próximas da esfera positiva, produzindo atração resultante. Essa é a interpretação do gabarito. Ressalva: uma esfera P negativamente carregada também pode ser atraída. Sem valores de carga ou informações adicionais, a menor deflexão de P não comprova que sua carga total seja nula. Mantém-se a alternativa oficial, com essa limitação explicitada.

Q60
Eletromagnetismo

Uma bobina entra e sai de uma região delimitada pelo quadrado, onde existe um campo magnético uniforme, provocando uma variação do fluxo magnético (Φ) no interior da bobina, como mostra o gráfico abaixo. Para que tal fato aconteça, o campo magnético dentro da região quadrada deve ter sua direção e sentido

Bobina de eixo horizontal entrando numa região quadrada; fluxo cresce, estabiliza e decresce com a posição.
A)
perpendicular a esta folha, entrando nela.
B)
perpendicular a esta folha, saindo dela.
C)
horizontal para a esquerda.
D)
vertical para cima.

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

O fluxo magnético é:

$$\Phi=NBA\cos\theta$$

As espiras estão em planos verticais perpendiculares ao eixo horizontal da bobina. Para haver fluxo que cresce na entrada e diminui na saída, o campo deve ter componente ao longo desse eixo. Entre as opções, somente o campo horizontal para a esquerda tem essa orientação. O sinal do gráfico pressupõe uma escolha da normal às espiras; sem essa convenção, a curva de módulo não distingue esquerda de direita.

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