FPS — Medicina 2024.1

Uma centrífuga de um laboratório de análises clínicas é utilizada para separar partículas sólidas em amostras biológicas, tais como sangue, urina e outros fluidos corporais. A centrífuga, contendo alguns tubos de ensaio com as amostras, executa um movimento circular uniforme (MCU) durante um intervalo de tempo especificado.

A figura a seguir ilustra uma centrífuga com um rotor de raio $R=10{,}00\text{ cm}$, de modo que os tubos de ensaio mais externos ficam a uma distância $R$ do eixo da centrífuga. A centrífuga realiza $4000$ rotações por minuto (rpm).

Calcule a razão $a_{cp}/g$, em que $g$ denota a aceleração da gravidade e $a_{cp}$ é o módulo da aceleração centrípeta a uma distância $R$ do eixo da centrífuga. Dados: $1\text{ rpm}=\pi/30\text{ rad/s}$. Considere $g=10{,}00\text{ m/s}^2$ e $\pi=3$.

Uma partícula se desloca com velocidade constante de módulo $v$ na direção $x$, como indicado na figura a seguir. Há apenas três forças constantes atuando na partícula, que podem ser decompostas nas direções $x$ e $y$, também indicadas. O que pode ser dito sobre os módulos dessas forças? Os comprimentos dos vetores na figura não estão em escala.

O tacômetro é um instrumento utilizado para medir o número de rotações de motores em geral. Em automóveis, usualmente o tacômetro fica localizado no painel em frente ao motorista.

Certo tacômetro indica que um motor está funcionando com $1500\text{ rpm}$. Nesse caso, o período de rotação, em segundos, associado a este motor é igual a:

Uma ambulância de massa total $4{,}0\times10^3\text{ kg}$ trafega em uma estrada retilínea com velocidade de $20\text{ m/s}$. Em certo instante, o motorista percebe que o semáforo à sua frente ficou vermelho e freia a ambulância até que ela pare no instante final. Assinale a alternativa que representa o módulo do trabalho total, em joules, realizado sobre a ambulância entre os instantes mencionados.

Ondas eletromagnéticas na região de comprimentos de onda do ultravioleta são comumente utilizadas como agente germicida, tanto no ar como na água. Uma onda eletromagnética no ultravioleta percorre $1{,}00\text{ cm}$ na água de um aquário, em um certo intervalo de tempo. Em seguida, a onda incide perpendicularmente à parede do aquário, feita de vidro. Calcule a distância percorrida pela onda, dentro do vidro, no mesmo intervalo de tempo.

Dados: os índices de refração para essa onda, na água e no vidro, são iguais a 1,33 e 1,52, respectivamente.

Um gás ideal preenche um cilindro vertical com um êmbolo móvel na sua tampa superior. O gás é aquecido e sofre a expansão isobárica descrita no gráfico a seguir. O êmbolo tem uma área $A=0{,}50\text{ m}^2$.

Calcule o módulo da força que o gás exerce sobre o êmbolo ao longo da expansão, considerando que o êmbolo se move com velocidade constante. Dado: $1\text{ kN}=10^3\text{ N}$.

Materiais sólidos bastante densos geralmente têm índice de refração maior que materiais líquidos. Por exemplo, o sólido denso conhecido como carborundo (carboneto de silício) tem índice de refração aproximadamente igual a $2{,}68$. Em comparação, o humor aquoso do olho humano tem índice de refração de cerca de $1{,}34$. Isso significa que uma onda eletromagnética se propaga no humor aquoso com velocidade:

As células do corpo humano no estado basal apresentam uma diferença de potencial $\Delta V$ em suas membranas conhecida como potencial de membrana em repouso. Por exemplo, células do tecido muscular esquelético apresentam $\Delta V=9{,}0\times10^{-2}\text{ V}$ (em módulo).

Se um elétron inicialmente em repouso for submetido a essa mesma $\Delta V$ entre o ponto inicial e um ponto posterior de sua trajetória, que velocidade ele terá nesse ponto posterior? Considere apenas a força elétrica agindo sobre o elétron.

Dado: razão entre a carga e a massa do elétron $q/m=-1{,}8\times10^{11}\text{ C/kg}$.

O feixe de elétrons em um tubo de raios X pode ser interpretado como uma corrente elétrica. O gráfico a seguir descreve a variação da corrente elétrica $i$, em um tubo, em função do tempo. A corrente elétrica ocorre em pulsos retangulares periódicos a cada $10\text{ ms}$, e cada pulso tem largura de $0{,}50\text{ ms}$. Calcule a corrente elétrica média em um intervalo de tempo de $10\text{ ms}$.

Dado: $1\text{ ms}=10^{-3}\text{ s}$.

O mapa a seguir ilustra a intensidade do campo magnético terrestre nas várias regiões do planeta. Um estudante identifica que, na sua cidade, a intensidade do campo terrestre vale $25\ \mu\text{T}$, onde $1\ \mu\text{T}=10^{-6}\text{ T}$.

Para entender o que esse número significa, ele comparou com a intensidade $B_{fio}$ do campo magnético gerado por um longo fio retilíneo no vácuo, percorrido por uma corrente elétrica constante de $2{,}5\text{ A}$. Considere a permeabilidade magnética no vácuo $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\text{ T}\cdot\text{m/A}$. O valor de $B_{fio}$ a uma distância de $1{,}0\text{ cm}$ do fio é: