ACAFE 2017.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Associação Catarinense das Fundações Educacionais
Vestibular de Medicina · Verão 2017 · Física (Q29–Q35)
ACAFE 2017.1 — Medicina, Verão 2017. Sete questões de Física, Q29–Q35. Cinco pontuáveis: Q34 anulada oficialmente e Q30 retirada do desempenho por ressalva editorial.
Enunciados reformulados e alternativas preservadas na ordem do caderno. A fórmula da Q29 é a lei fornecida, não uma lei universal de escoamento. Na Q31, o cálculo do tempo de fusão usa fluxo constante por etapa.
O parecer altera a chave da Q30, mas modifica também o valor numérico da terceira opção e omite o empuxo. A página preserva essa divergência, sem apresentar uma correção silenciosa como se fosse o documento original.
Mecânica — Proporcionalidade e Modelagem — Lei fornecida para o tempo de esvaziamento
Um recipiente de altura h esvazia por um orifício circular de diâmetro d segundo a relação fornecida $t=k\,h/\sqrt d$. Outro recipiente, nas mesmas condições, tem 16 orifícios circulares iguais cuja soma das áreas corresponde à área do primeiro orifício.
Qual é o tempo para esvaziar o segundo recipiente por apenas um desses 16 orifícios, mantendo os demais fechados?
A)$4t$
B)$2t$
C)$16t$
D)$t/16$
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
B
Resolução — Método TEF
A área de um círculo varia com o quadrado de seu diâmetro. Chamamos de d′ o diâmetro de cada abertura menor.
$$16\frac{\pi d\prime^2}{4}=\frac{\pi d^2}{4}$$
$$16d\prime^2=d^2$$
$$d\prime=\frac d4$$
Mantemos h e k e aplicamos a relação fornecida no enunciado, com apenas uma abertura em funcionamento.
$$t\prime=\frac{kh}{\sqrt{d\prime}}$$
$$t\prime=\frac{kh}{\sqrt{d/4}}$$
$$t\prime=\frac{2kh}{\sqrt d}$$
$$t\prime=2t$$
A conclusão é interna à lei dada pela questão. O parecer mantém esse resultado; não estamos apresentando a fórmula como lei universal de esvaziamento.
Alternativa correta: B.
Q30
Mecânica — Hidrostática — Pressão de contato com empuxo e divergência documental
Um homem de $80\,\mathrm{kg}$ apoia-se simetricamente sobre duas pernas cilíndricas de alumínio, totalmente submersas. Cada cilindro tem massa de $10\,\mathrm{kg}$ e comprimento de $40\,\mathrm{cm}$. Use $\rho_{Al}=2{,}5\,\mathrm{g/cm^3}$, $\rho_a=1\,\mathrm{g/cm^3}$ e $g=10\,\mathrm{m/s^2}$.
Figura dos documentos de origem.
Qual é a pressão aplicada por uma das pernas na base do tanque? As opções abaixo preservam os valores impressos no caderno; há divergência entre esse documento e o parecer.
A)$9{,}2\cdot10^4\ \mathrm{Pa}$
B)$4{,}6\cdot10^4\ \mathrm{Pa}$
C)$0{,}5\cdot10^4\ \mathrm{Pa}$
D)$1{,}0\cdot10^4\ \mathrm{Pa}$
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
C
Chave com divergência documental; fora da pontuação automática.
Resolução — Método TEF
Ressalva editorial — fora da pontuação automática. A banca manteve a questão e alterou a chave, mas os documentos não concordam entre si. Preservamos a ordem e os valores do caderno.
A densidade do alumínio permite obter o volume e a área da seção de cada cilindro.
$$\rho_{Al}=2500\ \mathrm{kg/m^3}$$
$$V=\frac{10}{2500}=0{,}004\ \mathrm{m^3}$$
$$A=\frac{V}{0{,}40}=0{,}010\ \mathrm{m^2}$$
No modelo em que a água exerce empuxo sobre o cilindro, sua intensidade é:
$$E=\rho_a gV$$
$$E=1000\cdot10\cdot0{,}004$$
$$E=40\ \mathrm{N}$$
Cada apoio recebe metade do peso do homem, mais o peso de um cilindro, menos seu empuxo.
$$N=\frac{80\cdot10}{2}+10\cdot10-40$$
$$N=460\ \mathrm{N}$$
$$p=\frac NA$$
$$p=4{,}6\cdot10^4\ \mathrm{Pa}$$
O parecer desconsidera o empuxo e calcula 500 N por apoio. Isso produz outro valor:
Esse valor difere de 0,5 × 10⁴ Pa, impresso na terceira opção do caderno. A situação de contato no fundo também exigiria esclarecer se há água atuando na face inferior para aplicar o empuxo usual.
O resultado físico com empuxo e o resultado do parecer foram distinguidos sem corrigir silenciosamente os documentos. O registro abaixo informa apenas a chave final da banca.
Chave oficial: C. Questão mantida com ressalva editorial.
Q31
Termologia — Calorimetria — Balanço térmico entre gelo e ambiente
Um saco com água congelada, obtida de 1 litro de água, é colocado numa mesa e chega a 30 °C após 225 s. O fluxo médio de calor é 500 cal/s e a pressão é 1 atm. Use massa de 1000 g, calor específico do gelo de 0,5 cal/(g·°C), da água de 1 cal/(g·°C) e calor latente de fusão de 80 cal/g.
Julgue os itens.
A etapa de fusão demora 160 s.
O gelo estava inicialmente a 0 °C.
O calor total recebido é 112,5 × 10³ cal.
O aquecimento da água líquida até 30 °C recebe 30000 cal.
A)V — F — V — V
B)V — F — V — F
C)F — F — V — F
D)F — V — V — V
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
A
Resolução — Método TEF
A energia recebida em todo o intervalo é determinada pelo fluxo médio fornecido.
$$Q_{\mathrm{total}}=\overline\Phi\Delta t$$
$$Q_{\mathrm{total}}=500\cdot225$$
$$Q_{\mathrm{total}}=112500\ \mathrm{cal}$$
A fusão e o aquecimento da água líquida consomem:
$$Q_f=mL_f$$
$$Q_f=1000\cdot80=80000\ \mathrm{cal}$$
$$Q_a=mc_a(30-0)$$
$$Q_a=30000\ \mathrm{cal}$$
O saldo foi usado para levar o gelo até 0 °C.
$$Q_g=112500-80000-30000$$
$$Q_g=2500\ \mathrm{cal}$$
$$2500=1000\cdot0{,}5\cdot(0-T_i)$$
$$T_i=-5\ {}^\circ\mathrm{C}$$
Logo, o segundo item é falso, enquanto o terceiro e o quarto são verdadeiros.
Para o primeiro item, adotamos a mesma idealização do parecer: fluxo de 500 cal/s constante durante a fusão.
$$\Delta t_f=\frac{Q_f}{\Phi}$$
$$\Delta t_f=\frac{80000}{500}=160\ \mathrm{s}$$
A sequência da prova é V, F, V, V. O fluxo médio global, sem a hipótese de constância por etapa, não bastaria para determinar isoladamente o tempo de fusão.
Alternativa correta: A.
Q32
Óptica — Reflexão e Espelhos — Natureza e tamanho de imagens em espelho côncavo
Um espelho côncavo tem distância focal de 10 cm. Na primeira posição de um objeto real, sua imagem é invertida, com módulo do aumento igual a 0,2. Na segunda posição, a imagem é direita, com aumento igual a 5.
Classifique a imagem da primeira posição e depois a da segunda.
A)real e menor — virtual e maior
B)real e menor — real e maior
C)virtual e maior — real e menor
D)virtual e maior — virtual e menor
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
A
Resolução — Método TEF
Para um objeto real diante do espelho, usamos p positivo e a relação de aumento:
$$A=-\frac{p\prime}{p}$$
A primeira imagem é invertida, portanto seu aumento é negativo. Seu módulo é menor que um.
$$A_1=-0{,}2$$
$$p_1\prime=0{,}2p_1>0$$
A distância de imagem positiva indica imagem real; o módulo 0,2 indica imagem menor.
A segunda imagem é direita, portanto tem aumento positivo.
$$A_2=5$$
$$p_2\prime=-5p_2<0$$
A distância negativa indica imagem virtual; o módulo 5 indica imagem maior.
A distância focal permite conferir as posições pelo modelo de Gauss, embora não seja necessária para a classificação.
$$\frac1f=\frac1p+\frac1{p\prime}$$
$$p_1=60\ \mathrm{cm}$$
$$p_1\prime=12\ \mathrm{cm}$$
$$p_2=8\ \mathrm{cm}$$
$$p_2\prime=-40\ \mathrm{cm}$$
As classificações são: real e menor; virtual e maior.
Alternativa correta: A.
Q33
Termologia — Teoria Cinética dos Gases — Energia cinética média e temperatura absoluta
Um gás ideal monoatômico num cilindro fechado esfria de 327 °C para 27 °C. Como muda a energia cinética média de suas partículas?
A)Duplica.
B)Reduz-se em um quarto.
C)Reduz-se à metade.
D)Não se altera.
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
C
Resolução — Método TEF
Para o gás ideal monoatômico, a energia cinética translacional média por partícula é:
$$\langle E_c\rangle=\frac32k_BT$$
Usando a aproximação de 273 para a conversão, coerente com os dados do exercício:
O caderno pede V ou F para quatro afirmações sobre qualidades do som. O primeiro item abaixo preserva a redação impressa, sem inserir a palavra mencionada depois no parecer.
O timbre muda quando se adiciona a uma onda sonora um de seus harmônicos.
A intensidade sonora diminui ao se reduzir o comprimento de onda.
A altura sonora aumenta quando a frequência aumenta.
O som é percebido duas vezes mais intenso quando se dobra a potência acústica.
A)F — V — V — V
B)V — F — V — F
C)F — F — V — F
D)V — F — V — V
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
Anulada
Resolução — Método TEF
Questão anulada no gabarito oficial. O parecer atribui a anulação a um problema de redação no primeiro item. Mantemos o texto do caderno e não indicamos uma alternativa correta.
Primeiro item. Modificar a composição harmônica pode modificar o timbre. A afirmação exige interpretar o que é adicionado e em qual amplitude; não corrigimos o texto inserindo silenciosamente a palavra “não” citada no parecer.
Segundo item. Reduzir o comprimento de onda, isoladamente, não determina uma redução da intensidade. Frequência e intensidade são propriedades distintas.
Terceiro item. Maior frequência corresponde a som de maior altura, isto é, mais agudo.
Quarto item. Em condições geométricas iguais, a intensidade física é potência por área.
$$I=\frac PA$$
$$P_2=2P_1\ \Longrightarrow\ I_2=2I_1$$
A sensação auditiva não é uma escala linear da intensidade física. Portanto, a expressão “percebe-se duas vezes” não decorre dessa igualdade.
A análise conceitual acima não substitui o status de anulação nem atribui validade automática à justificativa textual do parecer.
Q35
Eletricidade — Eletrodinâmica — Leitura de gráfico tensão-corrente e associação em paralelo
Dois resistores ôhmicos são ligados em paralelo a uma bateria ideal de 12 V. Suas características tensão-corrente são dadas pelo gráfico.
Figura dos documentos de origem.
Determine a corrente total fornecida pela bateria, em ampères.
A)16
B)0,8
C)8
D)1,6
Gabarito oficial — ACAFE 2017.1, Medicina
D
Resolução — Método TEF
Chamamos de R₁ o resistor da reta mais inclinada e de R₂ o da outra reta. O gráfico permite ler 12 V para 0,7 A na primeira e 8 V para 0,6 A na segunda.
$$R_1=\frac{12}{0{,}7}\ \Omega$$
$$R_2=\frac{8}{0{,}6}\ \Omega$$
Como os ramos estão em paralelo, ambos recebem 12 V.
$$I_1=\frac{12}{R_1}=0{,}7\ \mathrm{A}$$
$$I_2=\frac{12}{8/0{,}6}$$
$$I_2=0{,}9\ \mathrm{A}$$
A corrente da fonte é a soma das correntes dos ramos.
$$I=I_1+I_2$$
$$I=0{,}7+0{,}9$$
$$I=1{,}6\ \mathrm{A}$$
O parecer mantém a questão e a chave. A identificação por inclinação evita depender de rótulos pouco legíveis na digitalização.
