Edição: FEMPAR 2007 · MedicinaFísica: 25 a 28Fonte: Vestibular de Medicina 2007, aplicado em 20/12/2006, sob o nome histórico FEPAR. Cópia do acervo Portal Educ, com tabela de respostas incorporada; não identificada como gabarito definitivo oficial separado. A instrução menciona 24 páginas, mas o arquivo possui paginação contínua de 1 a 22. O bloco de Física (25 a 28) está completo. Na questão 25, a tabela histórica diverge do cálculo com os dados impressos; a resolução explica a divergência e a questão não entra no desempenho.
Q25
Conservação e dissipação de energia
Divergência entre a tabela histórica e os dados impressos. Consulte a resolução. Questão disponível para estudo e excluída do desempenho.
As atividades humanas são realizadas a partir de transformações de uma quantidade de energia, de natureza eletroquímica, que provém diariamente dos alimentos ingeridos. Ao assistir à televisão, somos atingidos por energia luminosa, proveniente da energia elétrica que, por sua vez, pode ter-se originado da energia gravitacional da água de uma hidrelétrica. O que observamos na natureza é uma contínua transformação das diversas formas de energia; na verdade não há criação ou perda de energia. Esse é o princípio da conservação de energia, fundamental na ciência física.
Sobre a conservação de energia, analise as afirmativas abaixo.
I - Uma força é classificada como conservativa quando um trabalho realizado por ela, para mover um corpo de um lugar a outro, independe do percurso, isto é, do caminho escolhido. Para carregar um saco de batatas e transportá- lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, num percurso em ziguezague, ou mais curto, num percurso retilíneo, mas por uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa.
II - Uma bola com massa m = 0,6 kg está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é de 24 joules (g = 10 m/s2). Nesse ponto, como a bola está parada, e sua velocidade é igual a zero, sua energia cinética também é igual a zero. Por isso, sua energia mecânica total é E = 24 J. Ao ser abandonada, essa bola atinge o solo e sua altura ficará igual a zero. Se não ocorrer conservação de energia mecânica, estima-se que a bola toque o solo com velocidade superior a 9 m/s.
III - Um esquiador com massa total de 60 kg desliza de uma encosta, partindo do repouso a uma altura de 50 m. Sua velocidade ao chegar ao fim da encosta é de 20 m/s. Considerando g = 10m/s², a energia mecânica dissipada ao longo da encosta seria suficiente para elevar em 20°C, sem mudança de estado físico, a temperatura de um sólido de capacidade térmica 9.000 J/K.
Está(ão) correta(s):
A)apenas a I;
B)apenas a II;
C)apenas a III;
D)apenas I e III;
E)apenas II e III.
Tabela histórica: D. Revisão TEF: somente a afirmativa I é correta. A tabela histórica indica a combinação I e III, incompatível com os dados impressos. Questão excluída do desempenho.
A
Resolução
A afirmativa I é verdadeira: o trabalho da força gravitacional depende dos pontos inicial e final, e não do caminho.
Na queda ideal da bola:
\[mgh=\frac12mv^2\]
\[v=\sqrt{2\cdot10\cdot4}\]
\[v\approx8{,}94\,m/s\]
Com dissipação e sem fonte externa de energia, a velocidade seria menor. A afirmativa II é falsa ao prever valor superior a 9 m/s.
Para o esquiador, a energia inicial e a final são:
\[E_i=60\cdot10\cdot50=30000\,J\]
\[E_f=\frac12\cdot60\cdot20^2=12000\,J\]
A energia dissipada é:
\[E_d=30000-12000=18000\,J\]
O aquecimento citado exigiria:
\[Q=C\Delta T\]
\[Q=9000\cdot20=180000\,J\]
A afirmativa III é falsa: a energia disponível aqueceria o sólido em apenas 2 °C. Somente I é correta pelos dados impressos. A tabela de respostas da cópia histórica aponta a combinação I e III. Para III se tornar verdadeira, a capacidade térmica precisaria ser 900 J/K, em vez dos 9.000 J/K impressos. Não foi localizado documento oficial que esclareça a divergência. Por isso, a questão está excluída do desempenho; a conclusão abaixo corresponde à revisão TEF dos valores do enunciado.
Alternativa correta: A.
Q26
Hipermetropia e adição para leitura
Uma senhora idosa, com hipermetropia e presbiopia, consultou um oftalmologista que lhe receitou dois pares de óculos – um para que enxergasse bem os objetos distantes e outro para que pudesse ler um livro a uma distância confortável de sua vista. Considere as informações que se seguem.
• Na hipermetropia, a imagem de um objeto distante se forma atrás da retina. No olho do hipermétrope, o ponto próximo (distância mínima da visão distinta, à qual se atribui um valor médio convencional de 25 cm) sofre um afastamento. • Na presbiopia, o cristalino perde, por envelhecimento, a capacidade de acomodação, e os objetos próximos não são vistos com nitidez. • A dioptria – a convergência de uma lente, medida em dioptrias – é o inverso da distância focal, em metros.
Considerando que receitas fornecidas por oftalmologistas utilizam o sinal mais (+) para lentes convergentes e menos (-) para divergentes, a receita para um dos olhos dessa senhora idosa poderia ser:
A)para longe, -2,0 dioptrias; para perto, +5,0 dioptrias;
B)para longe, -1,5 dioptrias; para perto, -4,5 dioptrias;
C)para longe, +4,5 dioptrias; para perto, +2,5 dioptrias;
D)para longe, +1,5 dioptrias; para perto, -3,5 dioptrias;
E)para longe, +1,5 dioptrias; para perto, +3,5 dioptrias.
Tabela de respostas incorporada à cópia histórica, conferida na resolução TEF.
E
Resolução
Na hipermetropia, os raios tenderiam a se encontrar atrás da retina. A correção exige lente convergente, de potência positiva.
A presbiopia reduz a capacidade de acomodação para objetos próximos. A lente de leitura deve fornecer convergência adicional.
\[D_{perto}=D_{longe}+D_{adição}\]
Entre as receitas, a combinação coerente apresenta +1,5 dioptria para longe e +3,5 dioptrias para perto.
\[D_{adição}=3{,}5-1{,}5=2{,}0\,di\]
Os valores são uma possibilidade compatível com os defeitos descritos; o enunciado não fornece uma medida individual dos pontos próximo e remoto.
Alternativa correta: E.
Q27
Quantidade de gás após o redutor
Um cilindro de oxigênio hospitalar (O2), de 60 litros, contém, inicialmente, gás a uma pressão de 100 atm e a uma temperatura de 300 K. Quando utilizado para a respiração de pacientes, o gás passa por um redutor de pressão, regulado para fornecer oxigênio a 3 atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor de fluxo, que indica, para essas condições, o consumo de oxigênio em litros/minuto. Determine o número de mols de O2 consumidos por um paciente, em 20 minutos de uso, com o medidor de fluxo indicando 4 litros/minuto. Considere o O2 como gás ideal; suponha a temperatura constante e igual a 300 K e a constante dos gases ideais R = 8.10– 2 litros . atm/K
Pode-se afirmar que o número é:
A)2 mols;
B)5 mols;
C)10 mols;
D)100 mols;
E)150 mols.
Tabela de respostas incorporada à cópia histórica, conferida na resolução TEF.
C
Resolução
O medidor informa 4 L/min nas condições de fornecimento. Em vinte minutos:
\[V=4\cdot20=80\,L\]
Use a pressão após o redutor, de 3 atm, e a temperatura de 300 K.
\[PV=nRT\]
\[n=\frac{3\cdot80}{0{,}08\cdot300}\]
\[n=10\,mol\]
A pressão inicial do cilindro serve para caracterizar a reserva, mas não substitui a pressão de saída na conta do gás consumido. A unidade completa de R é L·atm·mol⁻¹·K⁻¹.
Alternativa correta: C.
Q28
Limite de corrente e fusíveis
Um fusível é um interruptor elétrico de proteção; queima, desligando o circuito, quando a corrente ultrapassa certo valor. A rede elétrica de 110 V de uma casa é protegida por um fusível de 25 A. A casa dispõe dos seguintes equipamentos:
• um aquecedor de água de 2.200 W; • um ferro de passar de 770 W; • lâmpadas de 100 W.
Com base nos dados fornecidos, avalie as afirmativas a seguir.
I - Se ligarmos simultaneamente o aquecedor e 3 lâmpadas, o fusível não queimará.
II - O ferro de passar e o aquecedor poderiam funcionar simultaneamente quando protegidos por um fusível de 27 A.
III - Se apenas lâmpadas de 100 W forem ligadas na rede elétrica, 28 será o número máximo de lâmpadas que poderão ser ligadas simultaneamente sem queimar o fusível de 25 A.
Está(ão) correta(s):
A)apenas a I;
B)apenas a II;
C)apenas a III;
D)apenas a I e a II;
E)apenas a II e a III.
Tabela de respostas incorporada à cópia histórica, conferida na resolução TEF.
D
Resolução
Para o fusível de 25 A, a potência máxima no modelo ideal é:
\[P_{max}=UI\]
\[P_{max}=110\cdot25=2750\,W\]
Na afirmativa I:
\[P=2200+3\cdot100=2500\,W\]
\[I=\frac{2500}{110}\approx22{,}73\,A\]
O limite não é ultrapassado. A afirmativa I é verdadeira.
Na afirmativa II:
\[P=2200+770=2970\,W\]
\[I=\frac{2970}{110}=27\,A\]
A corrente coincide com a nominal indicada. No modelo do enunciado, que só interrompe acima desse valor, II é verdadeira.
Para somente lâmpadas:
\[n\leq\frac{2750}{100}=27{,}5\]
O máximo inteiro é 27. Com 28 lâmpadas seriam 2.800 W, portanto III é falsa.