Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
Acervo de Física · Medicina

FEMPAR 2020

Faculdade Evangélica Mackenzie do Paraná

4 questões de Física · Verdadeiro ou falso

Q32
Energia e movimento circular

A polêmica do transporte alternativo

Utilizadas como meio de locomoção, as patinetes elétricas estão conquistando seu espaço no cotidiano do curitibano. Esse modelo é recomendado para pessoas que queiram utilizar um meio de transporte alternativo a pequenas distâncias, mas há cuidados a serem observados. Seguem as dicas de uso.

– Respeite as leis de trânsito e evite acidentes.

– Use o capacete para sua própria segurança.

– Ande até 6 km/h em calçadas e 20 km/h em ciclovias e ciclofaixas.

– Se andar à noite, acenda os faróis.

– Estacione somente dentro da "área de atuação".

(Adaptado do disponível em: https://cbncuritiba.com. Acesso em: 15 maio 2019)

Considere que um estudante de massa 65 kg utilize um patinete elétrico de massa 10 kg como meio de locomoção. Julgue as afirmativas que se seguem.

g = 9,8 m/s²; π = 3.

Figura original da questão 32 — FEMPAR 2020
a. Mantendo uma velocidade escalar média de 20 km/h durante 17 minutos, o deslocamento será de aproximadamente 5.666,7 m.
b. Considerando a energia cinética de 1.350 J, pode-se afirmar que, com essa energia, o estudante deslocava-se em uma ciclovia com velocidade de aproximadamente 1,67 m/s.
c. Para descer uma rampa com inclinação de 30º, o peso do conjunto na direção do movimento corresponde a 661,5 N.
d. A energia cinética do movimento é diretamente proporcional à velocidade.
e. Considerando o diâmetro da roda dianteira do monociclo com 16 cm e uma velocidade de 7,2 km/h, o giro dessa roda estará com frequência de 250 rpm.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – F – F – F – V

Resolução

a) Para o percurso informado:

\[\Delta s=20\cdot\frac{17}{60}\,km\]
\[\Delta s\approx5666{,}7\,m\]

b) Considerando estudante e patinete:

\[m=65+10=75\,kg\]
\[v=\sqrt{\frac{2E_c}{m}}\]
\[v=\sqrt{\frac{2700}{75}}=6\,m/s\]

Mesmo usando apenas a massa do estudante, não se obtém 1,67 m/s.

c) A componente tangencial do peso é:

\[P_{\parallel}=mg\sin30^{\circ}\]
\[P_{\parallel}=75\cdot9{,}8\cdot0{,}5=367{,}5\,N\]

d) A energia cinética é proporcional ao quadrado da velocidade.

\[E_c=\frac12mv^2\]

e) Para rolamento sem deslizamento, usando π = 3:

\[v=7{,}2/3{,}6=2\,m/s\]
\[C=\pi d=3\cdot0{,}16=0{,}48\,m\]
\[f=2/0{,}48\approx4{,}167\,Hz\]
\[f\approx250\,rpm\]

Sequência: V – F – F – F – V.

Q33
Lentes e hidrostática

Peixonauta é uma série de animação brasileira produzida pela TV PinGuim. Observe na figura que o peixe está dentro de um traje similar ao de um astronauta, o que lhe permite voar e respirar fora d’água.

Com base em conceitos físicos, julgue as afirmativas.

η_água = 1,33; η_vidro = 1,52; p_atm = 10⁵ Pa; g = 10 m/s².

Figura original da questão 33 — FEMPAR 2020
a. Ao observar, dentro da água, a bolha de sabão, o Peixonauta utiliza uma lupa com lente biconvexa, com comportamento divergente para um raio de luz (notável) incidente que se propaga da água para o vidro da lente.
b. Considere que a bolha (objeto) está localizada entre o ponto antiprincipal objeto e o foco objeto da lente. A imagem observada pelo Peixonauta (no lado esquerdo da lente) é real, invertida e maior que o objeto.
c. A cada 10 m de profundidade no fundo do mar, a pressão hidrostática aumenta aproximadamente 1 atmosfera. Supondo que o personagem se encontra a 13,4 m de profundidade, a pressão absoluta sobre o peixe é de 2,34·10⁵ Pa.
d. Considerando a densidade da água de 1 g/cm³ e o volume do peixe totalmente imerso de 90 cm³, o empuxo sofrido pelo peixe corresponde a 9 dN.
e. De acordo com o princípio de Arquimedes, quando um corpo é mergulhado na água sofre um empuxo de baixo para cima igual a seu peso (do corpo).

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – V – V – V – F

Resolução

a) O índice do vidro, 1,52, supera o da água, 1,33. A lente biconvexa é convergente nesse meio.

b) Entre o foco objeto e o ponto antiprincipal objeto, a lente convergente forma imagem real, invertida e ampliada, do lado oposto ao objeto.

c) A pressão absoluta é:

\[p_{abs}=p_{atm}+\rho gh\]
\[p_{abs}=10^5+1000\cdot10\cdot13{,}4\]
\[p_{abs}=2{,}34\cdot10^5\,Pa\]

d) O volume imerso corresponde a:

\[V=90\cdot10^{-6}\,m^3\]
\[E=1000\cdot10\cdot90\cdot10^{-6}=0{,}9\,N\]
\[E=9\,dN\]

e) O princípio de Arquimedes iguala o empuxo ao peso do fluido deslocado. A igualdade com o peso do corpo depende das demais forças e da condição de equilíbrio.

Sequência: F – V – V – V – F.

Q34
Plano inclinado e colisões

Traumas resultantes de acidentes de trabalho são motivo de preocupação constante em ambientes como construção civil, fábricas e outros. Nessas circunstâncias é fundamental a correta observação da cinemática do trauma por parte do socorrista.

Um estudo bem-feito da cena do acidente, bem como a correta interpretação das informações coletadas, favorece o mapeamento das lesões, podendo levar à identificação prévia de 90% delas, inclusive as ocultas. Essa é uma etapa crucial para o encaminhamento da vítima e a definição do tratamento a ser adotado.

(Disponível em: http://blog.mastt.com.br/cinematica-do-trauma. Acesso em: 12 jun. 2019)

Considerando a absorção de energia cinética como componente básico na produção de lesão, analise a situação a seguir.

Uma bicicleta de massa de 5 kg, com um ciclista de 50 kg, encontra-se em repouso no ponto A. O veículo (com o ciclista sem pedalar) desce um plano inclinado 30º com a horizontal. Por causa de uma falha no sistema de freios, a bicicleta colide com um pedestre de 80 kg, inicialmente em repouso no ponto B.

Considere g = 10 m/s² e ausência de atrito em todo o percurso AB. Julgue as afirmativas.

Figura original da questão 34 — FEMPAR 2020
a. Com relação ao conjunto (bicicleta mais ciclista), entre o trecho AB, a força de reação normal e a projeção da força peso perpendicular ao plano inclinado constituem um par ação e reação.
b. O conjunto (bicicleta mais ciclista), partindo do ponto A, em repouso, chega ao ponto B com aceleração de 5 m/s².
c. A força de reação normal durante o movimento do conjunto no plano inclinado é maior do que se ocorresse em uma superfície horizontal.
d. Suponha que o conjunto (bicicleta mais ciclista), partindo do repouso, tenha alcançado uma velocidade de 18 km/h após descer o plano inclinado e colida com um pedestre, inicialmente em repouso, posicionado no ponto B. Após a colisão parcialmente elástica, o pedestre adquire uma velocidade de 14,4 km/h, seguindo a trajetória para o lado direito do ponto B. Logo, a velocidade em módulo do conjunto, após colidir com o pedestre, é de aproximadamente 0,6 m/s.
e. O coeficiente de restituição da colisão entre o conjunto (bicicleta mais ciclista) e o pedestre corresponde a 0,78.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – V – F – F – F

Resolução

a) Normal e peso atuam no mesmo corpo e não constituem ação e reação. A reação à normal atua sobre a rampa.

b) Sem atrito, a aceleração tangencial é:

\[a=g\sin30^{\circ}=5\,m/s^2\]

c) A normal no plano inclinado é menor que na horizontal.

\[N=mg\cos30^{\circ}<mg\]

d) Tome o sentido para a direita como positivo e conserve o momento durante a colisão, supondo desprezível o impulso externo horizontal.

\[m_1=5+50=55\,kg\]
\[v_{1i}=18/3{,}6=5\,m/s\]
\[v_{2f}=14{,}4/3{,}6=4\,m/s\]
\[55\cdot5=55v_{1f}+80\cdot4\]
\[v_{1f}=-\frac{45}{55}\approx-0{,}818\,m/s\]

O conjunto recua; o módulo é aproximadamente 0,82 m/s, diferente de 0,6 m/s.

e) O coeficiente de restituição usa velocidades relativas.

\[e=\frac{v_{2f}-v_{1f}}{v_{1i}-v_{2i}}\]
\[e=\frac{4-(-0{,}818)}{5}\approx0{,}964\]

O valor proposto de 0,78 é falso.

Sequência: F – V – F – F – F.

Q35
Consumo e tarifa elétrica

Leia a notícia a seguir:

Refrigerador que gasta muita energia vai sair do mercado

O Ministério de Minas e Energia (MME) colocou em consulta pública um conjunto de regras e metas estabelecendo novos níveis de eficiência energética de refrigeradores vendidos no País. A proposta tem como principal foco a suspensão da produção, importação e venda de refrigeradores menos eficientes, visando, a longo prazo, à redução no consumo de energia em 60%.

(Adaptado do disponível em: https://oglobo.globo.com/economia. Acesso em: 12 jun. 2019)

Em 21 de maio de 2019, a Aneel aprovou um reajuste no valor das bandeiras tarifárias de energia. A bandeira em vigor é denominada “vermelha” e funciona da seguinte maneira: a cada 100 kWh, o consumidor paga a mais, na conta, o valor de R$ 4,00.

Considere que a tarifa unitária do kWh é de R$ 0,37.

Na foto temos dois modelos de refrigeradores com potência de 250 W, ambos preparados para a tensão elétrica de 110 V. Com relação ao modelo antigo, o modelo atual promete um consumo 60% menor.

Com base nas informações e em conceitos físicos, julgue as afirmativas que se seguem.

Figura original da questão 35 — FEMPAR 2020
a. A corrente elétrica consumida por esses modelos (ilustrados na figura) de refrigerador em funcionamento corresponde a aproximadamente 2,27 A.
b. O consumo do refrigerador menos eficiente, utilizado 24 horas por dia durante 30 dias, será de 180 kWh.
c. Para um consumo diário de 6 kWh, o refrigerador mais eficiente, que promete uma economia de 60%, dará uma economia mensal (em 30 dias) de R$ 39,96 (sem considerar a bandeira vermelha).
d. 1 kWh corresponde a 3,6 J de energia.
e. A despesa com o modelo antigo em julho (31 dias), aplicando a bandeira vermelha na conta de energia, será de R$ 84,82.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – V – V – F – F

Resolução

a) Com potência nominal de 250 W:

\[i=P/U\]
\[i=250/110\approx2{,}27\,A\]

b) Pelo modelo de funcionamento contínuo proposto:

\[E=0{,}25\cdot24\cdot30=180\,kWh\]

c) A economia de energia e de valor é:

\[\Delta E=0{,}60\cdot180=108\,kWh\]
\[\Delta C=108\cdot0{,}37=39{,}96\,reais\]

d) Pela definição de kWh:

\[1\,kWh=1000\cdot3600\,J\]
\[1\,kWh=3{,}6\cdot10^6\,J\]

e) A bandeira acrescenta 0,04 real por kWh.

\[E_{julho}=0{,}25\cdot24\cdot31=186\,kWh\]
\[C=186\cdot(0{,}37+0{,}04)=76{,}26\,reais\]

O custo não é R$ 84,82. A comparação entre modelos usa a economia declarada no texto; refrigeradores reais ligam e desligam o compressor, e a potência nominal sozinha não determina seu consumo mensal.

Sequência: V – V – V – F – F.

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