Processo Seletivo FMIT 2005, Medicina (Itajubá) · Física — resolução comentada questão a questão.
Dados da prova
Processo Seletivo FMIT 2005, Medicina (Faculdade de Medicina de Itajubá): o bloco de Física corresponde às questões 21 a 30 da prova. A questão 30 (associação de resistores) não está incluída, porque a figura não consta na cópia da prova que serviu de fonte. O gabarito oficial desta prova não foi localizado: as alternativas indicadas foram obtidas pela resolução comentada de cada questão. Cada questão tem cinco alternativas, sendo a E sempre “n.r.a.” (nenhuma das respostas anteriores).
Q21
Mecânica — Cinemática — Distância Entre Duas Estações com Aceleração, Velocidade Constante e Desaceleração
Um trem do metrô sai do repouso na estação $A$ e, com aceleração uniforme, em $20\ \mathrm s$, atinge a velocidade de $72\ \mathrm{km/h}$. Mantém essa velocidade durante $36\ \mathrm s$, quando então desacelera uniformemente durante $20\ \mathrm s$ até parar na estação $B$. Qual a distância entre as duas estações?
(A)$1{,}12\ \mathrm{km}$
(B)$1{,}20\ \mathrm{km}$
(C)$2{,}72\ \mathrm{km}$
(D)$3{,}60\ \mathrm{km}$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
Com $72\ \mathrm{km/h}=20\ \mathrm{m/s}$, a distância é a área do gráfico $v\times t$, um trapézio. Na aceleração: $\dfrac{20\cdot20}{2}=200\ \mathrm m$. Na velocidade constante: $20\cdot36=720\ \mathrm m$. Na desaceleração: $\dfrac{20\cdot20}{2}=200\ \mathrm m$.
Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo de Um Fio Longo e a Variação da Distância
Seja um fio metálico reto, muito longo, percorrido por uma corrente elétrica constante. O vetor indução magnética, calculado pela fórmula $B=\dfrac{\mu\,i}{2\pi R}$, produzido pela corrente a $10\ \mathrm{cm}$ do fio vale $B_1$. Se quadruplicarmos essa distância, qual será o novo valor de $B$?
(A)$4\,B_1$
(B)$0{,}25\,B_1$
(C)$B_1$
(D)$0{,}80\,B_1$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
B
Resolução comentada
Na fórmula, $B$ é inversamente proporcional à distância $R$. Com $R'=4R$, $B'=\dfrac{\mu\,i}{2\pi\,(4R)}=\dfrac{B_1}{4}=0{,}25\,B_1$.
Q23
Mecânica — Lançamentos — Distância Horizontal Até o Ponto em Que o Jato Atinge a Altura Máxima
Um caminhão do corpo de bombeiros inicia o combate de um incêndio disparando um jato d’água a partir do solo segundo um ângulo de $45^\circ$. Se o jato d’água entra horizontalmente no recinto situado a $5\ \mathrm m$ de altura, qual é a distância entre o bocal da mangueira e a base do prédio? Dado: $\operatorname{sen}45^\circ=\cos45^\circ=\dfrac{\sqrt2}{2}$. Use $g=10\ \mathrm{m/s^2}$.
(A)$20\sqrt2\ \mathrm m$
(B)$5\sqrt2\ \mathrm m$
(C)$10\ \mathrm m$
(D)$10\sqrt2\ \mathrm m$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
C
Resolução comentada
O jato entra na horizontal, então está no ponto mais alto da trajetória, com altura máxima $H=5\ \mathrm m$. Com $H=\dfrac{v_0^2\operatorname{sen}^2\theta}{2g}$: $5=\dfrac{v_0^2\cdot\tfrac12}{20}$, e assim $v_0^2=200\ \mathrm{m^2/s^2}$.
A distância horizontal até o ponto mais alto é metade do alcance: $x=\dfrac{v_0^2\operatorname{sen}\theta\cos\theta}{g}=\dfrac{200\cdot\tfrac12}{10}=10\ \mathrm m$.
Q24
Eletricidade — Eletrostática — Número de Elétrons Que Correspondem a $1\ \mathrm C$
O coulomb é uma unidade muito grande, sendo por isso que, na prática, a carga de um corpo é bem menor que $1\ \mathrm C$, justificando os submúltiplos microcoulombs e nanocoulombs. Quantos elétrons deveriam ser retirados de um corpo qualquer para que ele fique com a carga de $1\ \mathrm C$? Dado: carga elétrica elementar $e=1{,}6\times10^{-19}\ \mathrm C$.
(A)$4{,}23\times10^{17}$ elétrons
(B)$6{,}25\times10^{18}$ elétrons
(C)$1{,}60\times10^{17}$ elétrons
(D)$3{,}13\times10^{18}$ elétrons
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
B
Resolução comentada
A carga é quantizada: $Q=n\,e$. Então $n=\dfrac{Q}{e}=\dfrac{1}{1{,}6\times10^{-19}}=6{,}25\times10^{18}$ elétrons.
Q25
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho da Força de Atrito na Frenagem de Um Automóvel
Qual o trabalho realizado pela força de atrito para fazer parar um automóvel de $1000\ \mathrm{kg}$ de massa que, à velocidade de $36\ \mathrm{km/h}$, num percurso retilíneo, pára após acionados totalmente os freios? Despreze a resistência do ar.
(A)$-6{,}48\times10^{5}\ \mathrm J$
(B)$-5{,}0\times10^{4}\ \mathrm J$
(C)$-3{,}6\times10^{5}\ \mathrm J$
(D)$-2{,}8\times10^{4}\ \mathrm J$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
B
Resolução comentada
Com $36\ \mathrm{km/h}=10\ \mathrm{m/s}$ e a velocidade final nula, o teorema trabalho–energia dá $W=\Delta E_c=0-\tfrac12\cdot1000\cdot10^2=-5{,}0\times10^{4}\ \mathrm J$. O sinal negativo indica que a força de atrito se opõe ao deslocamento.
Q26
Óptica — Óptica da visão — Vergência da Lente Que Corrige a Presbiopia
Uma pessoa com presbiopia só consegue enxergar com nitidez objetos localizados a $100\ \mathrm{cm}$ ($1\ \mathrm m$) de seu globo ocular. Qual será a vergência (popularmente chamada de grau) das lentes a serem prescritas para que ela consiga enxergar com nitidez objetos colocados a $25\ \mathrm{cm}$ ($0{,}25\ \mathrm m$) de seu olho? Despreze a distância da lente do óculos ao globo ocular.
(A)$3\ \mathrm{di}$
(B)$4\ \mathrm{di}$
(C)$1\ \mathrm{di}$
(D)$2\ \mathrm{di}$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
A lente deve formar, de um objeto a $p=0{,}25\ \mathrm m$, uma imagem virtual a $1\ \mathrm m$ do olho, que é a distância mínima de visão nítida: $p'=-1\ \mathrm m$.
A vergência é $V=\dfrac1f=\dfrac1p+\dfrac1{p'}=\dfrac1{0{,}25}-\dfrac11=4-1=3\ \mathrm{di}$, convergente.
Q27
Termologia — Calorimetria — Calor Específico a Volume Constante
Calcule o calor específico do gás hélio, sabendo-se que são fornecidos $1200\ \mathrm J$ de calor a $1\ \mathrm{kg}$ deste gás para que ele sofra aquecimento de $4\ \mathrm K$. Sabe-se que o volume do gás permaneceu constante.
(A)$3\times10^{2}\ \mathrm{J/(kg\,K)}$
(B)$8\times10^{3}\ \mathrm{J/(kg\,K)}$
(C)$50\ \mathrm{J/(kg\,K)}$
(D)$3\ \mathrm{J/(kg\,K)}$
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
A
Resolução comentada
Da calorimetria, $Q=m\,c\,\Delta T$, então $c=\dfrac{Q}{m\,\Delta T}=\dfrac{1200}{1\cdot4}=3\times10^{2}\ \mathrm{J/(kg\,K)}$. Como o volume é constante, esse é o calor específico a volume constante.
Q28
Termologia — Termometria — Julgamento de Afirmações Sobre Termômetros e Temperatura
Qual das afirmativas abaixo é incorreta?
(A)O mercúrio é largamente utilizado como substância termométrica, pois é um metal líquido num grande intervalo de temperatura sob pressão normal.
(B)Os termômetros devem ser muito pequenos se comparados com os corpos que irão medir a temperatura, para evitar que o próprio termômetro altere a temperatura do corpo.
(C)Chamamos de grandeza termométrica àquela grandeza física que se altera com a mudança de estado da substância.
(D)A substância escolhida como substância termométrica pode ser um gás, a água, um álcool, etc., bastando que apresentem sensível variação de volume ou pressão quando submetidas a pequenas mudanças de temperatura.
(E)As partículas que compõem um corpo estão em constante vibração, chamada de agitação térmica. Quanto menor a agitação térmica, maior a temperatura deste corpo.
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
E
Resolução comentada
A afirmativa E inverte a relação: a temperatura é uma medida do grau de agitação térmica das partículas, então quanto maior a agitação, maior a temperatura (e não o contrário).
A, B e D são verdadeiras: o mercúrio é líquido de $-39\ ^\circ\mathrm C$ a cerca de $357\ ^\circ\mathrm C$; o termômetro deve ter capacidade térmica pequena para não perturbar o corpo; e qualquer substância cuja propriedade varie sensivelmente com a temperatura serve. A afirmativa C é imprecisa, pois a grandeza termométrica é a que varia com a temperatura (e não só com a mudança de estado), e a redação provavelmente falou em “estado térmico”; entre as duas, E é a que contraria claramente a Física.
Q29
Mecânica — Movimento circular — Velocidade Escalar e Vetor Velocidade da Ponta do Ponteiro de Segundos
Seja um relógio de parede com ponteiro de segundos que mede $28{,}66\ \mathrm{cm}$. A velocidade escalar da extremidade do ponteiro (em número aproximado) e seu vetor velocidade na posição $15$ seg são: (considere $\pi=3{,}14$)
(A)$5\ \mathrm{cm/s}$, horizontal, para a direita.
(B)$3\ \mathrm{cm/s}$, vertical, para baixo.
(C)$2\ \mathrm{cm/s}$, vertical, para baixo.
(D)$4\ \mathrm{cm/s}$, horizontal, para a esquerda.
(E)n.r.a. (nenhuma das respostas anteriores).
Gabarito oficial não localizado. Alternativa obtida pela resolução desta página — FMIT 2005, Medicina (Itajubá), prova de Física
B
Resolução comentada
O ponteiro dá uma volta em $T=60\ \mathrm s$, então $v=\dfrac{2\pi R}{T}=\dfrac{2\cdot3{,}14\cdot28{,}66}{60}\approx3{,}0\ \mathrm{cm/s}$.
Na posição $15\ \mathrm s$, o ponteiro aponta para o “3” do relógio (lado direito). O vetor velocidade é tangente à trajetória e, no sentido horário, nessa posição aponta para baixo, na vertical.