Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

PUC Minas · 2025.1 — Física com resolução comentada

Vestibular · Medicina · 1º semestre · Física: questões 36 a 40.

Q36
Óptica — Refração atmosférica — Estrela no zênite
Desvio por refração da luz de uma estrela na atmosfera.

Quando observamos uma estrela a partir da superfície da Terra, a posição em que a percebemos geralmente não corresponde à sua posição real. Isso ocorre porque a luz dessa estrela muda de direção quando sofre refração ao passar do vácuo interestelar para a atmosfera terrestre. Fonte da imagem: https://maggiesscienceconnection.weebly.com/the-cool-effects-of-refraction.html Considere uma estrela que aparece no horizonte às 15h, passa pelo zênite (o ponto mais alto do céu) às 21h, e se põe no horizonte às 3h. A que horas a posição aparente dessa estrela corresponderá à sua posição real?

A)
0h.
B)
3h.
C)
15h.
D)
21h

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D
Resolução comentada

Na incidência normal, o raio não muda de direção ao atravessar uma interface entre meios.

$$n_1\sin i=n_2\sin r$$

$$i=0\ \Rightarrow\ r=0$$

No modelo de atmosfera localmente estratificada, essa condição ocorre quando a estrela passa pelo zênite. O horário fornecido é 21h.

Alternativa D.

Q37
Termologia — Calorimetria — Capacidade de refrigeração
Auditório com dimensões de 10 m por 10 m por 7 m.

O diretor de uma escola decidiu escolher um ar-condicionado que consiga resfriar um auditório de 30°C para 20°C em 18 minutos. Ilustração do auditório com dimensões 10x10x7 Faça as seguintes considerações:

• A potência dos ares-condicionados é medida em BTU e um aparelho de 12.000 BTU pode congelar completamente uma tonelada de água, com temperatura inicial de 0°C, em um intervalo de 24 horas.

• A taxa de resfriamento do ar é igual à taxa de congelamento da água a 0°C, ou seja, a potência de um aparelho de ar-condicionado é equivalente para os dois meios.

• Não há troca de ar nem de calor com o ambiente externo durante o uso do ar-condicionado. Dados:

• calor latente da água: L = 336 kJ/kg;

• calor específico do ar: c = 1 kJ/kg·°C;

• densidade do ar: d = 1,2 kg/m³. Qual das alternativas abaixo representa a potência necessária para atingir o objetivo do diretor?

A)
6.000 BTU.
B)
12.000 BTU.
C)
18.000 BTU.
D)
24.000 BTU.

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D
Resolução comentada

O volume de ar do auditório é:

$$V=10\cdot10\cdot7=700\ \mathrm{m^3}$$

$$m=\rho V=1{,}2\cdot700=840\ \mathrm{kg}$$

A energia a retirar para reduzir a temperatura em 10 °C é:

$$Q=mc\Delta T=840\cdot1\cdot10=8400\ \mathrm{kJ}$$

$$t=18\cdot60=1080\ \mathrm s$$

$$P=\frac{8400}{1080}\approx7{,}78\ \mathrm{kW}$$

Pela referência dada, o aparelho rotulado como 12.000 BTU retira em 24 horas:

$$Q_{\mathrm{ref}}=1000\cdot336=336000\ \mathrm{kJ}$$

$$P_{\mathrm{ref}}=\frac{336000}{24\cdot3600}\approx3{,}89\ \mathrm{kW}$$

$$\frac{P}{P_{\mathrm{ref}}}=2$$

Logo, o rótulo requerido pela proporção adotada é 24.000 BTU.

Ressalva: BTU é unidade de energia, enquanto capacidades comerciais são expressas em BTU/h. A equivalência numérica fornecida também é uma simplificação; o cálculo acima segue os dados da questão.

Alternativa D.

Q38
Eletromagnetismo — Indução — Carregamento sem fio

Carregadores sem fio para smartphones utilizam indução eletromagnética para recarregar o dispositivo, eliminando a necessidade de cabos entre o carregador e o aparelho. O carregador consiste em uma bobina por onde passa uma corrente elétrica alternada, que realiza a recarga de uma bateria que é aproximada dele. Qual das alternativas abaixo explica como o carregador de indução carrega a bateria?

A)
O carregador gera ondas eletromagnéticas que aquecem a bateria, provocando uma corrente elétrica.
B)
O carregador gera um campo magnético variável, provocando uma corrente elétrica na bateria.
C)
Uma corrente elétrica alternada atravessa do carregador para a bateria.
D)
Uma corrente elétrica contínua atravessa do carregador para a bateria.

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B
Resolução comentada

A corrente alternada da bobina transmissora gera um campo magnético variável. O fluxo desse campo através da bobina receptora também varia.

$$\mathcal E=-\frac{d\Phi_B}{dt}$$

A tensão induzida alimenta o circuito de recarga do telefone. A alternativa correta descreve esse mecanismo de forma abreviada ao mencionar corrente na bateria.

Fisicamente, a indução ocorre no circuito receptor; a bateria recebe energia após a retificação e o controle eletrônico.

Alternativa B.

Q39
Mecânica — Gravitação — Comparação entre quatro pares
Quatro pares de planeta e lua, com massas e distâncias indicadas.

A figura abaixo representa quatro planetas de massa M ou 2M com suas respectivas luas de massa m ou 2m. Cada planeta e sua lua se atraem gravitacionalmente, e estão longe o bastante dos outros planetas e luas. Sabese que a distância entre os centros dos astros (planeta e sua respectiva lua) é d ou 2d, conforme indicado na figura. Figura retirada do livro: HEWITT, Paul G. Física conceitual, 11. ed. Ed Bookman. Podemos afirmar que a configuração que apresenta o menor valor para a força de atração gravitacional é

A)
A
B)
B
C)
C
D)
D

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D
Resolução comentada

Adote como referência o par A.

$$F_A=\frac{GMm}{d^2}=F_0$$

No par B, a massa do planeta é duplicada.

$$F_B=2F_0$$

No par C, a massa da lua é duplicada.

$$F_C=2F_0$$

No par D, a massa da lua é duplicada e a distância também.

$$F_D=\frac{G M(2m)}{(2d)^2}=\frac12F_0$$

A configuração de menor força é a que combina a distância 2d com as massas M e 2m.

Alternativa D.

Q40
Mecânica — Leis de Kepler — Tempos em áreas iguais
Órbita elíptica com áreas ASB e CSD iguais.

Johannes Kepler (1571-1630) foi um astrônomo, astrólogo e matemático alemão, conhecido principalmente por suas leis do movimento planetário, que desempenharam um papel crucial no desenvolvimento da astronomia moderna. Dentre outras coisas, ele constatou que os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, e não circulares, como se acreditava até então. Considere um planeta em uma órbita elíptica ABCD em torno do Sol S. Sabe-se que a área do setor circular ASB e CSD são iguais e que a distância percorrida pelo planeta no trecho AB é metade da distância percorrida no trecho CD. Figura retirada do livro: HEWITT, Paul G. Física conceitual, 11. ed. Ed Bookman. Dessa forma, podemos afirmar que a razão entre os intervalos de tempo para varrer a área do setor circular ASB e CSD é igual a

A)
$\frac12$.
B)
$\frac14$.
C)
$1$.
D)
$2$.

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C
Resolução comentada

A segunda lei de Kepler determina que áreas iguais são varridas em tempos iguais.

$$\frac{A_{ASB}}{\Delta t_{AB}}=\frac{A_{CSD}}{\Delta t_{CD}}$$

Como as duas áreas são iguais:

$$\Delta t_{AB}=\Delta t_{CD}$$

$$\frac{\Delta t_{AB}}{\Delta t_{CD}}=1$$

O fato de um arco ter metade do comprimento do outro é compatível com velocidades médias diferentes e não altera a razão dos tempos.

Alternativa C.

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