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FCM-MG · Medicina 2017.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais · FELUMA

Vestibular de Medicina 2017 — 2º semestre · Física Q41–Q45 · Gabarito oficial e resoluções pelo Método TEF.

Q41
Leis de newton

Um professor de Física realizou a seguinte demonstração experimental para seus alunos. I) Tomou dois pedaços de papel idênticos; II) Amassou um deles e deixou ambos caírem, da mesma altura e no mesmo instante, verificando que o papel amassado chegou primeiro ao solo; III) Repetiu o experimento anterior, mas dessa vez colocou o papel quadrado sobre um livro, deixando cair os dois objetos verificando que ambos chegaram juntos ao solo. Por meio desse experimento, constata-se que:

Três experiências: papéis abertos, papel aberto e amassado, papel sobre livro e papel amassado.
A)
Objetos mais densos caem mais rapidamente, desde que consideremos a resistência do ar.
B)
A força gravitacional é maior nos objetos mais densos, mesmo sem considerar a resistência do ar.
C)
A massa dos objetos não influencia nas suas acelerações de queda, independente da resistência do ar.
D)
Objetos de formas diferentes e de mesma massa caem com a mesma aceleração, desprezando a resistência do ar.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Os papéis têm a mesma massa e o mesmo peso, mas formas diferentes e, portanto, diferentes forças de resistência do ar. O papel amassado é menos afetado pelo arrasto. Sobre o livro, o papel aberto fica protegido do fluxo de ar. Sem resistência do ar, todos têm a mesma aceleração gravitacional, independentemente da forma.

Q42
Calorimetria

Um médico deseja instalar um aparelho de ar condicionado num laboratório retangular de (6x5)m e 4m de altura para climatizá-lo. A temperatura média externa é de 25 °C e a do laboratório deve ser de 20 °C. Depois de ligado, o aparelho deve diminuir essa temperatura em 5 minutos. Considere que, nessa faixa de temperatura, são constantes: o calor específico do ar de 0,25 cal/g.°C e sua densidade de 0,0012 g/cm³. Lembre-se de que 1 BTU = 0,25 kcal. Para atender o desejo do médico, o valor aproximado da potência do aparelho dever ser de:

A)
9000 BTU/h.
B)
12000 BTU/h.
C)
18000 BTU/h.
D)
22000 BTU/h.

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

O volume do laboratório é:

$$V=6\cdot5\cdot4=120\ \text{m}^3=1{,}2\times10^8\ \text{cm}^3$$

$$m=\rho V=0{,}0012\cdot1{,}2\times10^8=144000\ \text{g}$$

$$Q=mc\Delta T=144000\cdot0{,}25\cdot5=180000\ \text{cal}=180\ \text{kcal}$$

$$Q=\frac{180}{0{,}25}=720\ \text{BTU}$$

$$P_{\text{térmica}}=\frac{720}{5/60}=8640\ \text{BTU/h}\approx9000\ \text{BTU/h}$$

Esse é um modelo que considera somente o resfriamento do ar; não inclui paredes, equipamentos, entrada de calor ou consumo elétrico do aparelho.

Q43
Eletrodinamica

O diodo é um componente elétrico que permite que a corrente atravesse-o num sentido com muito mais facilidade do que no outro. O diodo funciona como uma chave de acionamento automático (fechada quando o diodo está diretamente polarizado e aberta quando o diodo está inversamente polarizado). A figura mostra o símbolo do diodo e sua colocação em um circuito simples bateria-lâmpada. Na imagem da esquerda, o diodo está diretamente polarizado, há corrente e a lâmpada fica acesa. Na imagem da direita, o diodo está inversamente polarizado, não há corrente, logo, a lâmpada fica apagada. O circuito a seguir possui quatro lâmpadas idênticas 1, 2, 3 e 4 e dois diodos ligados a uma bateria cujos polos são S e Q. A resistência de cada lâmpada vale R. Quando os sinais dos polos da bateria forem S+ e Q-, a resistência equivalente do circuito será $R_s$. Quando os sinais dos polos da bateria forem S- e Q+, a resistência equivalente do circuito será $R_q$. Os valores de $R_s$ e $R_q$ serão, respectivamente:

Símbolo do diodo; polarização direta acende a lâmpada e polarização inversa a apaga.
Lâmpada um em série com três ramos; lâmpadas dois e quatro têm diodos de sentidos opostos.
A)
$3R$ e $3R$
B)
$3R/2$ e $3R$
C)
$3R$ e $3R/2$
D)
$3R/2$ e $3R/2$

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Com S positivo e Q negativo, o ramo da lâmpada 2 conduz, o da lâmpada 4 é bloqueado e a lâmpada 3 conduz. A lâmpada 1 fica em série com 2 e 3 em paralelo:

$$R_s=R+\frac{R\cdot R}{R+R}=\frac{3R}{2}$$

Com a polaridade invertida, o ramo 2 é bloqueado e o ramo 4 conduz. Agora 3 e 4 ficam em paralelo, em série com 1:

$$R_q=R+\frac R2=\frac{3R}{2}$$

Os diodos são tratados como chaves ideais, conforme o enunciado.

Q44
Optica geometrica

A figura mostra as lentes corretivas de um óculos quando exposto à luz solar. As linhas com setas indicam que os raios de luz solar são paralelos ao atingirem as lentes e, depois de atravessá-las, mudam de direção. Sobre os defeitos óticos dos olhos da pessoa que usa esses óculos e sobre os valores absolutos das convergências CI e CII das lentes I e II, respectivamente, pode-se afirmar que a lente I melhora a visão de um olho com

Lente I converge raios paralelos; lente II diverge os raios.
A)
miopia, enquanto a lente II melhora a visão de um olho com hipermetropia, sendo $|C_I|<|C_{II}|$.
B)
miopia, enquanto a lente II melhora a visão de um olho com hipermetropia, sendo $|C_I|>|C_{II}|$.
C)
hipermetropia, enquanto a lente II melhora a visão de um olho com miopia, sendo $|C_I|<|C_{II}|$.
D)
hipermetropia, enquanto a lente II melhora a visão de um olho com miopia, sendo $|C_I|>|C_{II}|$.

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

A lente I reúne raios paralelos: é convergente e corrige hipermetropia. A lente II afasta os raios: é divergente e corrige miopia. O foco da lente I está mais distante dela que o foco virtual da lente II:

$$|f_I|>|f_{II}|$$

Como a convergência é o inverso da distância focal em metros:

$$|C_I|=\frac1{|f_I|}<\frac1{|f_{II}|}=|C_{II}|$$

Q45
Fisica moderna

A figura representa um esquema de um tipo de alarme de presença. A campainha é acionada quando alguém passa pela entrada do portal, que separa dois ambientes, avisando sua presença. (http://migre.me/wpG7b) A luz proveniente de uma lâmpada de filamento passa através de aberturas na lateral do portal e incide numa placa metálica colocada ao lado dele. Essa placa, ao ser iluminada, libera elétrons da sua superfície. O fluxo desses elétrons através do fio constitui a corrente elétrica que passará na bobina, fazendo-a atuar sobre o braço metálico de aço, o que evita o acionamento da campainha. Quando alguém entra no ambiente, o feixe de luz é bloqueado, e com isso a corrente elétrica no circuito da bobina é interrompida. Dessa forma, a mola, que está distendida e se encontra presa no braço metálico, puxa este e o faz tocar no interruptor do alarme, fechando o circuito do alarme e acionando a campainha. Quando a pessoa acaba de passar pela porta, a luz volta a incidir sobre a placa metálica, e a corrente é reestabelecida no circuito da bobina, o que faz o braço metálico ser novamente atraído, abrindo o circuito do alarme e desativando a campainha. Levando em consideração o que está descrito acima, um professor solicitou a seus alunos que expressassem algumas maneiras de aumentar a sensibilidade desse alarme. Três estudantes fizeram afirmações com relação a esse aumento de sensibilidade do alarme. – Petrônio afirmou que poderia substituir a lâmpada por outra que emitisse luz ultravioleta. – Quirino disse que a placa metálica poderia ser trocada por outra de menor função trabalho. – Raquel acha que poderia substituir a mola por outra de maior constante elástica. Do ponto de vista da Física, apenas:

Alarme fotoelétrico: lâmpada, placa metálica, bobina, braço metálico, mola e campainha.
A)
Petrônio fez uma afirmação correta.
B)
Raquel fez uma afirmação correta.
C)
Petrônio e Quirino fizeram afirmações corretas.
D)
Quirino e Raquel fizeram afirmações corretas.

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

A fotoemissão exige que a energia do fóton supere a função trabalho do metal:

$$E_{\gamma}=hf\geq\phi$$

Usar ultravioleta aumenta a frequência e a energia por fóton; escolher menor função trabalho facilita arrancar elétrons. Essas são as alterações fotoelétricas pretendidas pelo gabarito. Aumentar a constante da mola não facilita a emissão e pode exigir maior força da bobina. Ressalva: sem fluxo luminoso, propriedades do metal e parâmetros mecânicos, não se pode quantificar a sensibilidade global do dispositivo.

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