PUC Minas 2015.1 · Medicina — Física com Gabarito e Resolução

Q56

Mecânica — Trabalho E Potência — Cavalo-Vapor

Texto-base: industrialização e máquinas a vapor (Q56–Q57)

Industrialização à base de água Pode parecer exagero afirmar que a água foi um dos elementos mais importantes para a revolução industrial ocorrida na Europa no século XVIII. O exagero desaparece quando lembramos que o principal fator das mudanças no modo de produção daquela época foi a utilização do vapor no funcionamento das máquinas a vapor aperfeiçoadas por James Watt por volta de 1765. Essas máquinas fizeram funcionar teares, prensas, olarias, enfim, substituíram a força humana e a força animal. James watt estabeleceu a unidade de cavalo-vapor (Horse Power) que em valores aproximados é a capacidade de sua máquina de levantar uma massa de 15000 kg a uma altura de 30 cm no tempo de um minuto. Hoje, a unidade de potência no sistema internacional de unidades é o Watt, em homenagem a James Watt.

Com base no texto e considerando-se a aceleração da gravidade $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, pode-se afirmar que a potência de um cavalo-vapor é de aproximadamente:

A)

7500 W

B)

4500 W

C)

1500 W

D)

750 W

PUC Minas · Gabarito oficial — caderno 5

D

Resolução comentada

Convertendo os dados do texto-base:

$$h=30\ \mathrm{cm}=0{,}30\ \mathrm m$$

$$\Delta t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm s$$

O trabalho para elevar a massa é:

$$W=mgh$$

$$W=15000\cdot10\cdot0{,}30=45000\ \mathrm J$$

$$P=\frac{W}{\Delta t}=\frac{45000}{60}=750\ \mathrm W$$

Esse é o valor aproximado definido pelo próprio texto, sem exigir igualdade exata entre as unidades históricas cavalo-vapor e horsepower.

Alternativa D.

Q57

Mecânica — Potência — Trabalho Em Uma Hora

Texto-base: industrialização e máquinas a vapor (Q56–Q57)

Industrialização à base de água Pode parecer exagero afirmar que a água foi um dos elementos mais importantes para a revolução industrial ocorrida na Europa no século XVIII. O exagero desaparece quando lembramos que o principal fator das mudanças no modo de produção daquela época foi a utilização do vapor no funcionamento das máquinas a vapor aperfeiçoadas por James Watt por volta de 1765. Essas máquinas fizeram funcionar teares, prensas, olarias, enfim, substituíram a força humana e a força animal. James watt estabeleceu a unidade de cavalo-vapor (Horse Power) que em valores aproximados é a capacidade de sua máquina de levantar uma massa de 15000 kg a uma altura de 30 cm no tempo de um minuto. Hoje, a unidade de potência no sistema internacional de unidades é o Watt, em homenagem a James Watt.

Considerando-se uma máquina que opere com uma potência de $2{,}0\times10^4\ \mathrm W$, o trabalho que ela realizaria em 1 hora é aproximadamente de:

A)

$7{,}2\times10^7\ \mathrm J$

B)

$4{,}8\times10^5\ \mathrm J$

C)

$3{,}6\times10^8\ \mathrm J$

D)

$2{,}0\times10^5\ \mathrm J$

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A

Resolução comentada

Para potência constante:

$$W=P\Delta t$$

Convertendo uma hora:

$$\Delta t=3600\ \mathrm s$$

$$W=(2{,}0\times10^4)\cdot3600$$

$$W=7{,}2\times10^7\ \mathrm J$$

Alternativa A.

Q58

Mecânica — Hidrostática — Coluna De Água E Pressão

A pressão atmosférica a nível do mar consegue equilibrar uma coluna de mercúrio com 76 cm de altura. A essa pressão denomina-se 1 atm, que é equivalente a $1{,}0\times10^5\ \mathrm{N/m^2}$. Considerando-se que a densidade da água seja de $1{,}0\times10^3\ \mathrm{kg/m^3}$ e a aceleração da gravidade $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, a altura da coluna de água equivalente à pressão de 1,0 atm é aproximadamente de:

A)

10 m

B)

76 m

C)

7,6 m

D)

760 mm

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A

Resolução comentada

No modelo de coluna em equilíbrio, com pressão desprezível no topo:

$$p=\rho gh$$

$$h=\frac{p}{\rho g}$$

$$h=\frac{1{,}0\times10^5}{(1{,}0\times10^3)\cdot10}$$

$$h=10\ \mathrm m$$

A menor densidade da água exige uma coluna muito mais alta do que os 76 cm de mercúrio.

Alternativa A.

Q59

Eletricidade — Potência — Comparação De Equipamentos

Considere três eletrodomésticos cujas características estão apresentadas a seguir.

Características nominais dos equipamentos
Equipamento 1	Equipamento 2	Equipamento 3
110 V	110 V	110 V
550 W	1100 W	50/60 Hz
5 A	10 A	5 A

É CORRETO afirmar:

A)

Os três equipamentos têm a mesma potência.

B)

A corrente elétrica nos três equipamentos é a mesma.

C)

Os equipamentos 1 e 3 têm a mesma potência.

D)

O equipamento 2 não pode ser ligado à mesma rede elétrica que os equipamentos 1 e 3.

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C

Resolução comentada

Os equipamentos 1 e 3 apresentam a mesma tensão nominal e a mesma corrente nominal. No modelo simplificado de alimentação adotado pela questão:

$$P=UI$$

$$P_1=110\cdot5=550\ \mathrm W$$

$$P_3=110\cdot5=550\ \mathrm W$$

Já o equipamento 2 apresenta 1100 W e 10 A. Portanto, a igualdade esperada é entre as potências dos equipamentos 1 e 3.

Ressalva: em corrente alternada, UI é a potência aparente; a potência ativa depende do fator de potência. O caderno pressupõe essa distinção desprezível ou o mesmo fator de potência para a comparação.

Alternativa C.

Q60

Ondulatória — Frequência E Período — Batimentos Cardíacos

Em um hospital, estudantes de medicina registraram o número médio de batimentos cardíacos de pacientes de diversas idades. Os resultados foram resumidos em uma tabela conforme mostrado a seguir.

Batimentos cardíacos por idade
Batimentos por minuto	Idade (anos)
200	20
195	25
190	30
180	40
170	50
155	65
140	80

Sobre essas observações, é CORRETO afirmar:

A)

O período dos batimentos cardíacos diminui com a idade.

B)

A frequência cardíaca aumenta com a idade.

C)

A frequência e o período dos batimentos cardíacos diminuem com a idade.

D)

A frequência dos batimentos cardíacos diminui com a idade enquanto o período aumenta.

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D

Resolução comentada

Pelos dados da tabela, o número de batimentos por minuto diminui com a idade.

Para uma frequência f medida em hertz, o período é:

$$T=\frac1f$$

Usando a contagem n em batimentos por minuto:

$$T=\frac{60}{n}$$

Logo, quanto menor n, maior o intervalo entre batimentos. A frequência diminui e o período aumenta nos dados apresentados.

A conclusão descreve a tabela do caderno, não uma regra clínica universal para pacientes de qualquer condição.

Alternativa D.

PUC Minas · 2015.1 · Medicina — Física com resolução comentada

Dados da prova