UFU 2021.2 Medicina — Física com Gabarito e Resoluções

Q17

Mecânica — Quantidade de Movimento — Impulso e força média na colisão

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

O corpo humano pode ser submetido a situações extremas, como aquelas em que forças de grande intensidade agem por conta de um impacto, por exemplo. Uma situação assim ocorreu quando uma pessoa de 65 kg, pedalando sua bicicleta a uma velocidade constante de 36 km/h, chocou-se contra um obstáculo, vindo a parar completamente 0,2 s após o impacto. Desconsiderando-se a deformação dos corpos envolvidos na colisão, qual foi a intensidade média da força que agiu sobre a pessoa nessa situação?

A)4.500 N

B)5.000 N

C)6.500 N

D)3.250 N

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

$$v_i=\frac{36}{3{,}6}\ \mathrm{m/s}$$

$$v_i=10\ \mathrm{m/s}$$

A pessoa para, portanto a variação de velocidade é:

$$\Delta v=0-10$$

$$\Delta v=-10\ \mathrm{m/s}$$

Pelo teorema do impulso:

$$F_{\text{méd}}\Delta t=m\Delta v$$

$$|F_{\text{méd}}|=\frac{65\cdot10}{0{,}2}$$

$$|F_{\text{méd}}|=3250\ \mathrm{N}$$

A força resultante média atua no sentido contrário à velocidade inicial.

Alternativa correta: D.

Q18

Termologia — Mudanças de Fase — Pressão e temperatura de ebulição

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Silvia era moradora da cidade de Santos, nível do mar, litoral de São Paulo, e mudou-se para uma cidade no alto da Serra da Mantiqueira, no interior de Minas Gerais. Ela continuou usando o mesmo fogão e a mesma panela comum para cozinhar batatas, mas percebeu que, com a mesma quantidade de água e o mesmo tempo de cozimento, as batatas passaram a ficar menos cozidas do que quando preparadas em Santos. Do ponto de vista físico, qual é o procedimento a ser adotado por Silvia para resolver seu problema?

A)Aumentar a vazão do gás, ampliando a chama do fogão, pois quanto mais calor fornecer à água maior será sua temperatura de ebulição.

B)Passar a usar uma panela de pressão, pois a água, nessa condição, entrará em ebulição a uma temperatura mais alta.

C)Colocar mais água na panela, pois isso aumentará a capacidade térmica do conjunto.

D)Acrescentar sal de cozinha à água, pois isso reduzirá sua temperatura de ebulição.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

Na cidade de maior altitude, a pressão atmosférica é menor. Em panela aberta, a água entra em ebulição a uma temperatura mais baixa, o que torna o cozimento mais lento.

A panela de pressão aumenta a pressão sobre a água e eleva sua temperatura de ebulição. Assim, as batatas cozinham em temperatura mais alta.

Aumentar a chama da panela aberta intensifica a vaporização após a ebulição, sem elevar a temperatura de ebulição àquela pressão. Mais água altera a capacidade térmica; sal dissolvido tende a elevar, e não reduzir, a temperatura de ebulição.

Alternativa correta: B.

Q19

Física Moderna — Física Quântica — Espectro térmico e temperatura

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Qualquer corpo que esteja a uma temperatura acima do zero absoluto emite energia por meio de radiação eletromagnética em diferentes frequências, sendo que, dependendo de sua temperatura, uma frequência de pico se destaca e apenas uma parte do espectro de frequência é visível ao olho humano, conforme mostra o gráfico a seguir.

Espectros de emissão: as curvas de 1600 K, 2400 K e 3200 K apresentam picos em frequências progressivamente maiores; a faixa visível está indicada. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

Hewitt, P.G. Física conceitual. 11.ed. Porto Alegre: Bookman, 2011, p.291.

A partir da análise de tais informações, assinale a alternativa que explica como se comportam as ondas eletromagnéticas irradiadas pelo corpo em função de sua temperatura.

A)Quanto mais quente o corpo, menor será a frequência de pico irradiada, tendendo para o infravermelho.

B)Quanto mais frio o corpo, menores serão os comprimentos de onda mais irradiados, tendendo para o infravermelho.

C)Quanto mais quente o corpo, menores serão os comprimentos de onda mais irradiados, tendendo para o ultravioleta.

D)Quanto mais frio o corpo, menor será a frequência de pico irradiada, tendendo para o ultravioleta.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

O gráfico mostra que o pico de emissão se desloca para frequências maiores quando a temperatura aumenta.

$$f_{\mathrm{pico}}\propto T$$

A frequência e o comprimento de onda de cada componente relacionam-se por:

$$\lambda=\frac{c}{f}$$

Logo, maior temperatura favorece a emissão em comprimentos de onda menores, na direção do ultravioleta. Isso não significa que qualquer corpo aquecido passe imediatamente a ter seu pico nessa faixa.

Os máximos das distribuições por frequência e por comprimento de onda não se convertem simplesmente um no outro, mas ambos expressam a tendência de deslocamento para radiação mais energética quando a temperatura sobe.

Alternativa correta: C.

Q20

Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia elétrica e custo por quilômetro

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Atualmente, vemos uma demanda crescente por carros sem emissão de poluentes – os veículos elétricos – e já existe um modelo no mercado que pode ser carregado diretamente na rede elétrica da residência. Usando-se uma tomada comum de 110V-20A, a potência máxima será de 2.200 W. Com uma carga completa de 12 horas, o carro conseguirá rodar 300 km com ela. O mesmo modelo, porém, com motor a combustão, vem com tanque de 60 litros de capacidade e consome 1 litro de gasolina a cada 10 km rodados. Considerando-se que o preço médio do litro da gasolina é de R$5,80 e do kWh é de R$0,85 aproximadamente, quantas vezes o quilômetro rodado com o modelo à combustão é mais caro do que o rodado com o modelo elétrico?

A)16 vezes.

B)5 vezes.

C)10 vezes.

D)8 vezes.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

$$P=2{,}2\ \mathrm{kW}$$

$$E=P\Delta t$$

$$E=2{,}2\cdot12$$

$$E=26{,}4\ \mathrm{kWh}$$

Usando a hipótese da questão de carga à potência indicada:

$$C_{\mathrm{carga}}=26{,}4\cdot0{,}85$$

$$C_{\mathrm{carga}}=22{,}44\ \mathrm{reais}$$

$$c_{\text{elétrico}}=\frac{22{,}44}{300}$$

$$c_{\text{elétrico}}=0{,}0748\ \mathrm{real/km}$$

Para o modelo a gasolina:

$$c_{\mathrm{gasolina}}=\frac{5{,}80}{10}$$

$$c_{\mathrm{gasolina}}=0{,}58\ \mathrm{real/km}$$

A razão entre os custos é:

$$\frac{c_{\mathrm{gasolina}}}{c_{\text{elétrico}}}=\frac{0{,}58}{0{,}0748}$$

$$\frac{c_{\mathrm{gasolina}}}{c_{\text{elétrico}}}\approx7{,}75$$

A aproximação oferecida é oito vezes. Os preços são dados históricos do enunciado; a comparação considera apenas a energia para rodar.

Alternativa correta: D.

Q21

Termologia — Termodinâmica — Segunda lei e sistemas vivos

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Uma planta é uma estrutura complexa, formada por elementos químicos que, isolados ou agrupados de forma aleatória, não a torna um ser vivo. Para que um ser vivo mantenha sua estrutura e funcione de forma harmônica, é preciso empregar energia, caso contrário esse ser morre e se desintegra.

A lei física que explica por que a vida necessita dessa condição para se manter é a

A)2ª Lei da Termodinâmica.

B)Lei da Conservação da Energia Mecânica.

C)Lei da Gravitação Universal.

D)Lei de Boyle-Mariotte.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

Um ser vivo é um sistema aberto. Ele recebe energia e matéria e libera calor e resíduos, mantendo processos que sustentam sua organização.

A segunda lei exige que a produção total de entropia seja não negativa. Para organismo e ambiente considerados em conjunto:

$$\Delta S_{\mathrm{total}}=\Delta S_{\mathrm{organismo}}+\Delta S_{\mathrm{ambiente}}$$

$$\Delta S_{\mathrm{total}}\geq0$$

A manutenção da organização local envolve transformações irreversíveis e dissipação de energia. A conservação de energia continua válida, mas não substitui essa restrição termodinâmica.

Alternativa correta: A.

Q22

Física Moderna — Física Nuclear — Fusão solar e equivalência massa–energia

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Analise a situação apresentada na charge abaixo.

Charge: uma pessoa informa que o Sol perde milhões de toneladas de massa por segundo; outra se preocupa por ele ser seu astro favorito. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

Comins e Kaufmann III. Descobrindo o Universo. Porto Alegre: Bookman, 2010, p.324.

Assinale a alternativa que relaciona corretamente a perda de massa do Sol, descrita na charge, e o seu futuro.

A)Essa perda manifesta-se na evaporação do Sol, que ocorre a uma taxa constante, e isso levará à sua extinção em alguns milhões de anos.

B)Essa perda é, essencialmente, conversão de massa em energia, que é o processo responsável por mantê-lo ativo ainda por alguns bilhões de anos.

C)Essa perda faz com que a força gravitacional do Sol enfraqueça, levando-o a se desprender da Via Láctea e a se tornar uma estrela isolada.

D)Essa perda fará o Sol aumentar muito sua temperatura até explodir, o que ocorrerá daqui a alguns milhões de anos.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

Nas reações de fusão que alimentam o Sol, os produtos têm massa de repouso total menor que a dos reagentes. A diferença corresponde à energia liberada.

$$E=\Delta m\,c^2$$

Essa conversão explica a parcela principal da perda de massa citada na charge e sustenta a emissão solar. O Sol também perde matéria pelo vento solar.

A reserva de combustível permite que o Sol permaneça na sequência principal por mais alguns bilhões de anos. Ele não tem massa suficiente para terminar sua evolução como uma supernova.

Alternativa correta: B.

Q23

Mecânica — Hidrostática — Empuxo e ascensão do balão

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

No início do século XVII, Bartolomeu de Gusmão apresentou à corte portuguesa um instrumento que viajava pelos ares, hoje conhecido por balão. Em sua obra “Manifesto Sumário para os que ignoram poder-se navegar pelo elemento do ar”, ele assim explica o princípio em que se baseia: qualquer lenho, por pequeno que seja, se sustenta facilmente nas águas, e este mesmo não pode se sustentar no ar, pois é mais leve do que as águas e mais grave do que os ares, entendendo-se grave como o que tem peso. Tomando por base os atuais conhecimentos da Ciência, como se aplica o mesmo princípio apresentado por Bartolomeu no caso do balão?

A)O ar no interior do balão, por estar fechado dentro dele, está sujeito a uma maior pressão do que ar externo, e isso reduz consideravelmente seu peso, fazendo o balão subir.

B)O ar no interior do balão, por estar aquecido, é mais leve do que o ar exterior, o que faz que com que uma força externa maior que o peso do balão atue sobre ele, fazendo-o subir.

C)O ar no interior do balão, por estar sujeito a uma pressão constante, torna-se mais leve do que o ar externo, e assim uma força interna atua no balão, fazendo-o subir.

D)O ar no exterior do balão, por estar frio, fica menos denso do que o ar no seu interior, e isso gera uma força externa no balão, fazendo-o subir.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

O ar externo exerce sobre o balão um empuxo igual ao peso do ar deslocado.

$$E=\rho_{\mathrm{ext}}gV$$

Em um balão de ar quente, a pressão interna é próxima da externa. Para o ar tratado como gás ideal:

$$\rho=\frac{pM}{R_{\text{gás}}T}$$

Aquecer o ar reduz sua densidade nessa condição. A ascensão começa quando o empuxo supera o peso total de ar interno, invólucro e carga.

$$E>P_{\mathrm{total}}$$

A resultante para cima é externa. Para um balão aberto, parte do ar sai durante o aquecimento, reduzindo a massa contida em seu volume.

Alternativa correta: B.

Q24

Eletromagnetismo — Campo Magnético — Força magnética e roda de Barlow

Medicina · 1ª Fase · 28/08/2021 · Ver aplicação Geral

Em 1828, Peter Barlow apresentou uma montagem com uma espécie de motor elétrico rudimentar, conhecido por roda de Barlow, representado de modo simplificado na figura abaixo.

Roda de Barlow: roda metálica com eixo E, ímã junto à borda, solução condutora e fonte que conduz corrente da solução ao eixo. — Figura do caderno original · toque para ampliar.

Trata-se de uma roda metálica presa pelo eixo E, que lhe permite girar livremente. A parte inferior dessa roda passa por uma solução condutora de eletricidade. Um ímã é preso a um suporte de tal forma que fica posicionado próximo à roda, conforme representado na figura. A roda gira quando uma fonte fornece uma corrente elétrica (i) que adentra a solução condutora, sobe pela roda metálica e sai pelo seu eixo. Sobre essa situação, são feitas as seguintes afirmações. I. Quando a corrente elétrica percorre a roda metálica, ela interage com o campo magnético do ímã. II. O que faz a roda girar é o torque gerado pela força elétrica, que é criado devido ao fluxo de elétrons que passa através da roda. III. Uma mudança no sentido da corrente elétrica não interferirá no sentido de rotação da roda metálica. IV. Se os polos do ímã forem invertidos, haverá inversão no sentido de rotação da roda metálica. Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas.

A)Apenas I e II.

B)Apenas II e III.

C)Apenas I e IV.

D)Apenas III e IV.

Gabarito oficial definitivo · Medicina · Tipo 1

Resolução

I — verdadeira. A corrente percorre a roda na região do campo magnético do ímã e sofre força magnética.

$$\mathrm{d}\vec F=i\,\mathrm{d}\vec\ell\times\vec B$$

II — falsa. O torque motor decorre da força magnética sobre a corrente. A fonte estabelece a corrente, mas não é a força elétrica descrita na afirmação que explica a rotação.

III — falsa. Inverter a corrente mantendo o campo inverte a força magnética e o torque.

IV — verdadeira. Inverter os polos inverte o campo; mantendo a corrente, a rotação muda de sentido. São corretas I e IV.

Alternativa correta: C.

UFU 2021.2 | Medicina · 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova