Univás · Medicina 2025 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular Univás Medicina 2025 · Demais cursos · Prova aplicada em 23/11/2019 · Questões 11 a 12 (Física) — resolução comentada Método TEF.

Q41
Mecânica — Cinemática — Movimento relativo na perseguição

Em uma perseguição rodoviária, uma viatura policial está a 25 m de distância atrás de um carro infrator, no momento em que ambos trafegam em um trecho retilíneo de rodovia com velocidades iguais a 30 m/s. A partir desse momento, a viatura inicia uma aceleração constante. Considerando que o carro infrator não altera sua velocidade durante a perseguição e desprezando as dimensões dos veículos, a viatura alcançará o carro infrator após 10 s se mantiver aceleração constante de

A)
1,3 m/s².
B)
2,5 m/s².
C)
0,5 m/s².
D)
0,3 m/s².
E)
1,0 m/s².

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C
Resolução comentada

Adotando a posição inicial da viatura como origem:

$$x_v=30t+\frac{at^2}{2}$$

O infrator parte 25 m à frente e mantém sua velocidade:

$$x_i=25+30t$$

No encontro, as posições coincidem. As parcelas de velocidade inicial se cancelam:

$$\frac{at^2}{2}=25$$

$$a=\frac{2\cdot25}{10^2}=0{,}5\ \mathrm{m/s^2}$$

Alternativa C.

Q42
Mecânica — Gravitação — Imponderabilidade em órbita

Dois astronautas da nave espacial Starliner estão presos na Estação Espacial Internacional (ISS) sem previsão de retorno. O regresso à Terra já foi adiado três vezes devido a problemas com alguns propulsores da nave. (www.opovo.com.br, 28.06.2024. Adaptado.) Quando observamos fotos de astronautas no interior da ISS, que está em uma órbita ao redor da Terra a aproximadamente 400 km de altitude, eles parecem flutuar. Isso ocorre porque

A)
as forças gravitacionais terrestres e lunar se anulam, devido à altitude da órbita.
B)
não há força da gravidade sobre corpos em órbita no espaço.
C)
a aceleração gravitacional no local é desprezível em comparação com seu valor na superfície da Terra.
D)
a força centrífuga causada pela órbita da ISS anula a força gravitacional sobre os astronautas.
E)
a força normal entre os astronautas e a estação espacial é nula.

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E
Resolução comentada

A estação e os astronautas estão em queda livre orbital: a gravidade fornece a aceleração centrípeta que curva suas trajetórias.

No modelo ideal, a estação não precisa exercer força de apoio sobre um astronauta que a acompanha:

$$N=0$$

O peso aparente é nulo, embora a força gravitacional continue atuando. A gravidade nessa altitude não é desprezível.

Alternativa E.

Q43
Mecânica — Energia — Trabalho em séries de exercícios

Um atleta treina em uma academia fazendo o exercício de remada, que consiste em aplicar uma força horizontal em um sistema de polias fixas para levantar verticalmente um bloco de 50 kg de massa a uma altura de 40 cm, como mostra a figura. O atleta realiza 3 séries do exercício com 20 repetições do levantamento cada uma. Considerando que toda a energia gasta pelo atleta no exercício de remada corresponde somente à energia transmitida para o peso durante os sucessivos levantamentos, que a aceleração da gravidade no local é de 10 m/s², que 1 cal equivale a 4 J e que não há atrito entre o cabo e as polias, a quantidade de calorias gastas pelo atleta somando-se todas as três séries do exercício será igual a

Polias fixas mudam a direção do esforço; o bloco de 50 kg sobe 40 cm.
A)
3 kcal.
B)
15 kcal.
C)
10 kcal.
D)
5 kcal.
E)
12 kcal.

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A
Resolução comentada

Cada levantamento transfere ao bloco energia potencial gravitacional:

$$E_1=mgh$$

$$E_1=50\cdot10\cdot0{,}40=200\ \mathrm J$$

O número total de levantamentos é:

$$n=3\cdot20=60$$

$$E=60\cdot200=12\,000\ \mathrm J$$

Usando a conversão fornecida:

$$E=\frac{12\,000}{4}=3\,000\ \mathrm{cal}$$

$$E=3\ \mathrm{kcal}$$

O enunciado adota transferência ideal de energia; o gasto metabólico real incluiria outras perdas.

Alternativa A.

Q44
Termologia — Dilatação térmica — Coeficiente linear

O titânio é um metal muito utilizado na fabricação de pinos e parafusos para uso cirúrgico, em virtude de, entre outras propriedades, possuir baixa dilatação térmica. Uma barra cilíndrica de titânio de 5 cm de comprimento sofre dilatação linear de $9\times10^{-3}\ \mathrm{cm}$ quando é submetida a uma diferença de temperatura de 200 ºC. Nessas condições, o coeficiente de dilatação linear do titânio é igual a

A)
$5\times10^{-6}\ \mathrm{^\circ C^{-1}}$.
B)
$9\times10^{-6}\ \mathrm{^\circ C^{-1}}$.
C)
$6\times10^{-6}\ \mathrm{^\circ C^{-1}}$.
D)
$7\times10^{-6}\ \mathrm{^\circ C^{-1}}$.
E)
$8\times10^{-6}\ \mathrm{^\circ C^{-1}}$.

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B
Resolução comentada

Para dilatação linear:

$$\Delta L=\alpha L_0\Delta T$$

$$\alpha=\frac{\Delta L}{L_0\Delta T}$$

Como os comprimentos usam a mesma unidade, ela se cancela:

$$\alpha=\frac{9\cdot10^{-3}}{5\cdot200}$$

$$\alpha=9\cdot10^{-6}\ \mathrm{^{\circ}C^{-1}}$$

Alternativa B.

Q45
Mecânica — Hidrostática — Princípio de Pascal

A figura mostra o desenho de uma seringa, que é um instrumento médico cujo funcionamento baseia-se no princípio de Pascal. Ao se pressionar o êmbolo E, o líquido contido na seringa é expelido pelo orifício existente na agulha A. De acordo com o princípio de Pascal, ao se aplicar uma força no êmbolo E,

Seringa com agulha A à esquerda e êmbolo E à direita.
A)
a pressão exercida pelo líquido próximo ao êmbolo se torna menor do que a pressão exercida pelo líquido próximo à agulha.
B)
a força exercida sobre o líquido pelo êmbolo será menor do que a força exercida pelo líquido próximo à agulha.
C)
a força exercida sobre o líquido pelo êmbolo será igual à força exercida pelo líquido próximo à agulha.
D)
a pressão exercida pelo líquido próximo ao êmbolo será igual à pressão exercida pelo líquido próximo à agulha.
E)
a pressão exercida pelo líquido próximo ao êmbolo se torna maior do que a pressão exercida pelo líquido próximo à agulha.

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D
Resolução comentada

No modelo ideal empregado pela questão, o acréscimo de pressão aplicado ao êmbolo se transmite ao líquido:

$$\Delta p_E=\Delta p_A$$

Na mesma altura e desprezando perdas, a comparação proposta corresponde à igualdade das pressões. Igualdade de pressão não exige igualdade de força sobre áreas diferentes:

$$F=pA$$

Uma seringa real em funcionamento tem escoamento e resistência da agulha; essa situação exige considerar perdas que não fazem parte da idealização pedida.

Alternativa D.

Q46
Termologia — Termodinâmica — Energia interna do gás ideal

O gráfico de pressão em função do volume mostra duas transformações em vermelho, 1 e 2, de certa quantidade de gás ideal, desde o estado inicial A até o estado final B. As linhas pontilhadas azuis representam isotermas, em que $T_A>T_B$, enquanto a linha contínua verde é uma curva adiabática. O resultado global das duas transformações indica que, de A para B, o gás

Diagrama pressão-volume: A na isoterma de temperatura maior; percurso vermelho desce a volume constante e depois expande a pressão constante até B.
A)
manteve sua energia interna inalterada.
B)
aumentou sua energia interna.
C)
recebeu calor do meio externo.
D)
diminuiu sua energia interna.
E)
forneceu calor ao meio externo.

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D
Resolução comentada

Para uma quantidade fixa de gás ideal, a energia interna depende da temperatura:

$$\Delta U=nC_V(T_B-T_A)$$

O gráfico informa que a temperatura da isoterma de A é maior:

$$T_B<T_A$$

$$\Delta U<0$$

Portanto, a energia interna diminui. Essa conclusão independe dos trechos intermediários. A comparação de calor exigiria ainda o trabalho ao longo do processo e a primeira lei.

Alternativa D.

Q47
Óptica — Espelhos esféricos — Foco do fogão solar

O fogão solar é um aparelho que utiliza a luz do Sol para cozinhar, fritar e assar alimentos sem a necessidade de consumir combustíveis fósseis. Nos locais em que o acesso ao gás de cozinha é difícil, esse dispositivo pode ser uma alternativa viável, principalmente em comunidades carentes. O fogão solar parabólico é feito a partir de uma estrutura curva, semelhante a um espelho esférico, como mostra a figura. (www.ubuy.com.br.) Considere que determinado fogão solar é construído de forma que a estrutura circular seja um espelho esférico com raio de curvatura igual a 5 m, que obedeça às condições de nitidez de Gauss, e que os raios solares incidam paralelamente ao seu eixo principal. Para que a panela receba a maior intensidade de raios solares, ela deve ser posicionada a uma distância do vértice desse espelho igual a

Fogão solar com superfície refletora côncava concentrando luz na região da panela.
A)
2,5 m.
B)
10,0 m.
C)
7,5 m.
D)
0,5 m.
E)
5,0 m.

Gabarito fornecido · Vunesp · versão 2

A
Resolução comentada

Raios solares paralelos ao eixo principal convergem para o foco do espelho côncavo. Nas condições de Gauss:

$$f=\frac R2$$

$$f=\frac52=2{,}5\ \mathrm m$$

A panela deve ficar nessa distância do vértice para receber a concentração de luz descrita.

Alternativa A.

Q48
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Frequência e comprimento de onda

Raios lasers são utilizados em vários tratamentos cirúrgicos e dermatológicos devido ao seu poder de penetração na pele humana. A tabela mostra a profundidade de penetração de diferentes tipos de lasers na pele humana em função de seus comprimentos de onda λ.

Penetração do laser na pele
λ (10⁻⁹ m)Camada atingida
300Epiderme
500Vasos sanguíneos superficiais
700Centro da derme
800Vasos sanguíneos profundos
1000Gordura subcutânea

Considerando que a velocidade do laser na pele humana é aproximadamente $3\times10^8\ \mathrm{m/s}$, um laser de frequência $6\times10^{14}\ \mathrm{Hz}$ irá penetrar na pele até

A)
os vasos sanguíneos profundos.
B)
o centro da derme.
C)
a gordura subcutânea.
D)
a epiderme.
E)
os vasos sanguíneos superficiais.

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E
Resolução comentada

Usando a velocidade fornecida:

$$v=\lambda f$$

$$\lambda=\frac{3\cdot10^8}{6\cdot10^{14}}$$

$$\lambda=5\cdot10^{-7}\ \mathrm m$$

$$\lambda=500\cdot10^{-9}\ \mathrm m$$

A linha de 500 na tabela corresponde aos vasos sanguíneos superficiais. A conclusão vale para os dados e aproximações apresentados.

Alternativa E.

Q49
Eletricidade — Eletrostática — Superposição de campos na molécula

Uma das características da molécula da água (H₂O) é sua polaridade, decorrente da alta eletronegatividade do átomo de oxigênio, que atrai para si os elétrons dos átomos de hidrogênio presentes na molécula. Essa atração resulta em uma distribuição não uniforme de cargas elétricas na molécula, como representada na figura, na qual q é uma quantidade unitária de carga elétrica. Considere que as cargas elétricas indicadas na figura sejam puntiformes e dispostas simetricamente ao eixo axial da molécula. A direção e o sentido do campo elétrico gerado pela disposição das cargas elétricas da molécula de água no ponto P são representados por:

Modelo da água: dois hidrogênios com carga +q à esquerda, oxigênio com carga −2q no eixo e ponto P à direita.
A)
$\vec 0$
B)
$\uparrow$
C)
$\leftarrow$
D)
$\rightarrow$
E)
$\downarrow$

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C
Resolução comentada

Em P, os campos dos dois hidrogênios positivos apontam para a direita com componentes verticais opostas. Essas componentes verticais se cancelam.

O campo do oxigênio negativo aponta para a esquerda. Ele tem carga de módulo 2q e está mais perto de P do que cada hidrogênio.

Se r é a distância do oxigênio a P, R a distância de um hidrogênio a P e θ o ângulo do respectivo campo com o eixo:

$$E_O=\frac{2kq}{r^2}$$

$$E_{H,x}=2\frac{kq}{R^2}\cos\theta$$

Como R é maior que r e o cosseno não supera a unidade, o campo do oxigênio predomina. A resultante aponta horizontalmente para a esquerda.

Alternativa C.

Q50
Eletricidade — Circuitos — Divisão de tensão em associação mista

Um estudante constrói um circuito elétrico com uma fonte de corrente contínua de 80 V e três resistores ôhmicos, como mostra a figura. Desprezando-se as resistências elétricas da fonte e dos fios utilizados, a diferença de potencial medida pelo estudante entre os pontos A e B do circuito será de

Fonte de 80 V alimenta dois ramos paralelos: 10 Ω no superior e dois resistores de 20 Ω em série no inferior; A é o ponto médio e B o extremo direito.
A)
20 V.
B)
40 V.
C)
8 V.
D)
4 V.
E)
50 V.

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B
Resolução comentada

Os dois resistores de 20 Ω estão em série e esse ramo está ligado aos terminais da fonte ideal:

$$R_{ramo}=20+20=40\ \Omega$$

$$i_{ramo}=\frac{80}{40}=2\ \mathrm A$$

Os pontos A e B delimitam o segundo resistor de 20 Ω:

$$|U_{AB}|=20\cdot2=40\ \mathrm V$$

O resistor de 10 Ω pertence ao ramo paralelo e não modifica a tensão imposta pela fonte ideal.

Alternativa B.

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