Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá) · Física — resolução comentada questão a questão.
Dados da prova
Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Faculdade de Medicina de Itajubá): o bloco de Física corresponde às questões 21 a 30 da prova. Cada questão tem cinco alternativas, sendo a E sempre “Nenhuma das respostas anteriores”. Gabarito oficial.
Q21
Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb e Variação da Distância Entre Duas Cargas
Considere duas cargas elétricas puntiformes, positivas e iguais, no vácuo, situadas a $2\ \mathrm m$ de distância uma da outra, que se repelem com uma força de intensidade $18\ \mathrm N$. Se triplicarmos a distância entre elas, a nova intensidade da força de repulsão será de:
(A)$54\ \mathrm N$
(B)$6\ \mathrm N$
(C)$2\ \mathrm N$
(D)$0{,}6\ \mathrm N$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
C
Resolução comentada
Pela lei de Coulomb, $F=k\dfrac{q_1q_2}{d^2}$, então a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância.
Triplicando $d$, a força cai $3^2=9$ vezes: $F'=\dfrac{18}{9}=2\ \mathrm N$.
Q22
Mecânica — Movimento circular — Velocidade da Correia Que Liga Duas Polias
Duas polias de raios $50\ \mathrm{cm}$ e $10\ \mathrm{cm}$ estão ligadas por uma correia ideal, onde não há deslizamentos. A polia menor dá $18$ voltas em $4$ segundos. Determine a velocidade escalar, em m/s, de qualquer ponto da correia.
(A)$45\pi$
(B)$60\pi$
(C)$90\pi$
(D)$120\pi$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
E
Resolução comentada
Sem deslizamento, todos os pontos da correia têm a velocidade escalar dos pontos da periferia de cada polia. Usando a polia menor: frequência $f=\dfrac{18}{4}=4{,}5\ \mathrm{Hz}$ e raio $r=0{,}10\ \mathrm m$.
$v=2\pi\,f\,r=2\pi\cdot4{,}5\cdot0{,}10=0{,}9\pi\ \mathrm{m/s}\approx2{,}8\ \mathrm{m/s}$. Em cm/s, isso dá $90\pi\ \mathrm{cm/s}$, número que aparece na alternativa C, mas a pergunta pede a velocidade em m/s. Como $0{,}9\pi\ \mathrm{m/s}$ não consta entre as alternativas, o gabarito oficial é a opção “nenhuma das respostas anteriores”.
Q23
Termologia — Termometria — Conversão de Uma Escala Termométrica Arbitrária para Fahrenheit
Alunos de uma universidade construíram uma escala termométrica “X”, tomando como pontos $0$ e $100$ dessa escala as temperaturas de fusão e de ebulição de uma substância termométrica. Na escala Fahrenheit, os dois pontos extremos da escala “X” valem, respectivamente, $-166\ ^\circ\mathrm F$ e $284\ ^\circ\mathrm F$. Se ao usarmos esse termômetro para medir a temperatura de uma pessoa obtivermos o valor de $50\ ^\circ\mathrm X$, podemos dizer que: (considere temperaturas críticas para o ser humano valores abaixo de $95\ ^\circ\mathrm F$ e superiores a $107{,}6\ ^\circ\mathrm F$)
(A)Ela está com febre.
(B)Ela está com temperatura considerada normal.
(C)Ela está com temperatura muito acima da que é considerada crítica para o ser humano.
(D)Não se pode inventar uma escala termométrica.
(E)Com esta temperatura é possível até que esta pessoa já tenha morrido.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
E
Resolução comentada
A relação entre as escalas é linear: $\dfrac{X-0}{100-0}=\dfrac{F-(-166)}{284-(-166)}$, isto é, $\dfrac{X}{100}=\dfrac{F+166}{450}$.
Para $X=50$: $F=450\cdot0{,}5-166=59\ ^\circ\mathrm F$, cerca de $15\ ^\circ\mathrm C$. Esse valor está bem abaixo do limite crítico de $95\ ^\circ\mathrm F$, então não é febre, nem temperatura normal, nem acima do crítico. Uma pessoa viva não tem corpo a essa temperatura, e a escala construída é perfeitamente válida.
Q24
Mecânica — Leis de Newton — Aceleração de Um Corpo Sob Duas Forças Não Colineares
Calcule a aceleração de um corpo $C$ de massa $400\ \mathrm g$ que se desloca horizontalmente quando submetido à aplicação de duas forças $F_1=10\ \mathrm N$ e $F_2=8\ \mathrm N$, conforme a figura abaixo ($F_2$ forma $60^\circ$ com a horizontal).
(A)$35\ \mathrm{m/s^2}$
(B)$45\ \mathrm{m/s^2}$
(C)$7{,}2\ \mathrm{m/s^2}$
(D)$4{,}8\ \mathrm{m/s^2}$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
Como o corpo se desloca na horizontal, só a componente horizontal da força resultante produz aceleração: $F_x=F_1+F_2\cos60^\circ=10+8\cdot0{,}5=14\ \mathrm N$.
Com $m=0{,}4\ \mathrm{kg}$, $a=\dfrac{F_x}{m}=\dfrac{14}{0{,}4}=35\ \mathrm{m/s^2}$.
Q25
Óptica — Óptica da visão — Lentes Corretoras de Miopia, Presbiopia e Estrabismo
Quais lentes são usadas para corrigir miopia, presbiopia e estrabismo, respectivamente:
(A)Divergente, convergente, prismática.
(B)Convergente, convergente, prismática.
(C)Convergente, convergente, cilíndrica.
(D)Divergente, divergente, cilíndrica.
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
Na miopia a imagem se forma antes da retina, então a correção usa lente divergente. Na presbiopia (vista cansada) o olho perde poder de convergência para perto, então se usa lente convergente. No estrabismo corrige-se o desvio dos eixos visuais com lente prismática; a lente cilíndrica é a do astigmatismo.
Q26
Mecânica — Trabalho e energia — Energia Mecânica de Uma Bolinha Que Sai de Uma Mesa
Uma bolinha de $200\ \mathrm g$ desliza em uma mesa de “pingue-pongue” com velocidade constante de $10\ \mathrm{m/s}$. Determine a energia mecânica da bolinha em relação ao solo quando esta sai da mesa. Considere $g=10\ \mathrm{m/s^2}$ e altura da mesa igual a $90\ \mathrm{cm}$.
(A)$11{,}8\ \mathrm J$
(B)$10\ \mathrm J$
(C)$18\ \mathrm J$
(D)$2{,}8\ \mathrm J$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
A energia mecânica é a soma das energias cinética e potencial gravitacional, com $m=0{,}2\ \mathrm{kg}$ e $h=0{,}9\ \mathrm m$.
$E_c=\tfrac12\,m\,v^2=\tfrac12\cdot0{,}2\cdot10^2=10\ \mathrm J$ e $E_p=m\,g\,h=0{,}2\cdot10\cdot0{,}9=1{,}8\ \mathrm J$. Logo $E_m=10+1{,}8=11{,}8\ \mathrm J$.
Q27
Mecânica — Hidrostática — Massa Específica de Um Líquido em Vasos Comunicantes
Qual a massa específica do líquido “1” no sistema de vasos comunicantes abaixo, sabendo-se que a massa específica do líquido “2” é $10\ \mathrm{g/cm^3}$? (Na figura, o líquido “1” forma uma coluna de $2\ \mathrm{cm}$ acima do nível em que, no ramo da direita, o líquido “2” ainda se eleva $1\ \mathrm{cm}$.)
(A)$2\ \mathrm{g/cm^3}$
(B)$3{,}5\ \mathrm{g/cm^3}$
(C)$5\ \mathrm{g/cm^3}$
(D)$14\ \mathrm{g/cm^3}$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
C
Resolução comentada
A superfície de separação entre os líquidos, no ramo da esquerda, está no mesmo nível horizontal que um ponto do líquido “2” no ramo da direita. Acima desse nível há $2\ \mathrm{cm}$ de líquido “1” à esquerda e $1\ \mathrm{cm}$ de líquido “2” à direita.
Como as pressões nesse nível são iguais (princípio de Stevin), $\rho_1\,g\,(2)=\rho_2\,g\,(1)$, então $\rho_1=\dfrac{10\cdot1}{2}=5\ \mathrm{g/cm^3}$. As cotas de $6\ \mathrm{cm}$ da figura se referem ao trecho abaixo desse nível, que é ocupado só pelo líquido “2” e cuja pressão se cancela dos dois lados.
Q28
Termologia — Calorimetria — Calores Específicos de Dois Corpos a Partir do Gráfico Temperatura × Calor
O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura de dois corpos $A$ e $B$, com massas $m_A=100\ \mathrm g$ e $m_B=50\ \mathrm g$, em função da quantidade de calor absorvida por eles. Os calores específicos de $A$ e $B$ valem, respectivamente, em $\mathrm{cal/g\,^\circ C}$:
(A)$0{,}10$ e $0{,}35$
(B)$0{,}20$ e $0{,}80$
(C)$0{,}15$ e $0{,}70$
(D)$0{,}80$ e $0{,}20$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
B
Resolução comentada
Pela leitura do gráfico, os dois corpos partem de $20\ ^\circ\mathrm C$ e chegam a $70\ ^\circ\mathrm C$ ($\Delta\theta=50\ ^\circ\mathrm C$): o corpo $A$ com $Q_A=1000\ \mathrm{cal}$ e o corpo $B$ com $Q_B=2000\ \mathrm{cal}$.
Da calorimetria, $c=\dfrac{Q}{m\,\Delta\theta}$. Então $c_A=\dfrac{1000}{100\cdot50}=0{,}20\ \mathrm{cal/g\,^\circ C}$ e $c_B=\dfrac{2000}{50\cdot50}=0{,}80\ \mathrm{cal/g\,^\circ C}$.
Q29
Ondas — Acústica — Qualidades Fisiológicas do Som: Forte e Agudo
Respectivamente, a quais qualidades do som nos referimos quando dizemos que um som é forte e agudo?
(A)Freqüência e intensidade.
(B)Intensidade e timbre.
(C)Intensidade e altura.
(D)Timbre e intensidade.
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
C
Resolução comentada
“Forte” ou “fraco” diz respeito à intensidade (relacionada à amplitude da onda sonora). “Agudo” ou “grave” diz respeito à altura, relacionada à frequência. O timbre é a qualidade que distingue duas fontes que emitem a mesma nota.
Q30
Óptica — Espelhos planos — Distância Entre Um Objeto e a Imagem de Outro em Um Espelho Plano
Observe a figura abaixo, onde estão representados dois pontos $A$ e $B$, colocados diante de um espelho plano $E$. A distância do ponto $A$ até a imagem de $B$ em relação ao espelho é de:
(A)$45\ \mathrm{cm}$
(B)$90\ \mathrm{cm}$
(C)$30\ \mathrm{cm}$
(D)$60\ \mathrm{cm}$
(E)Nenhuma das respostas anteriores.
Gabarito oficial — Processo Seletivo FMIT 2002, Medicina (Itajubá), prova de Física
D
Resolução comentada
O ponto $A$ está a $15\ \mathrm{cm}$ do espelho e o ponto $B$ está $30\ \mathrm{cm}$ além de $A$, portanto a $15+30=45\ \mathrm{cm}$ do espelho.
No espelho plano, a imagem fica simétrica ao objeto, então a imagem de $B$ está a $45\ \mathrm{cm}$ atrás do espelho. A distância de $A$ até essa imagem é $15+45=60\ \mathrm{cm}$.
