Prova ACAFE 2018.1 Medicina (A) — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Energia — Energia potencial elástica

Pequenas argolas de borracha são comumente utilizadas nos tratamentos dentários, ou melhor, nos aparelhos ortodônticos, conforme a figura. Elas precisam ser encaixadas nos ganchos do aparelho e, geralmente, devem ser usadas em tempo integral, sendo retiradas apenas para comer e escovar os dentes.

Argolas de borracha de aparelho ortodôntico.

Considerando as argolas de borracha obedecendo a lei de Hooke, assinale a alternativa correta que apresenta o melhor esboço do gráfico energia potencial versus o tempo para uma delas.

Alternativa A: Energia potencial cresce quadraticamente com a deformação.

Alternativa B: Energia potencial cresce linearmente com a deformação.

Alternativa C: Curva crescente e côncava para baixo.

Alternativa D: Energia potencial decresce linearmente com a deformação.

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. A argola elástica obedece à lei de Hooke. A deformação $x$ produz uma força elástica de módulo $F=kx$. A energia potencial armazenada é a área sob a curva $F\times x$.

$$E_{p,el}=\frac{kx^2}{2}$$

Para $k>0$, a função começa na origem, cresce e apresenta concavidade voltada para cima. A única alternativa com esse comportamento é a A.

Cuidado, armadilha! O texto original pede um gráfico “versus o tempo”, mas os quatro gráficos têm a deformação no eixo horizontal. Sem informar como $x$ varia no tempo, não é possível fixar $E_p(t)$. A resposta indicada vale para os eixos realmente apresentados: $E_p(x)$. Por essa inconsistência, a questão foi excluída do desempenho automático.

Alternativa do gabarito preliminar: A.

Q30

Termologia — Calorimetria — Mistura em regime contínuo

Em quase todos os hospitais e algumas residências é comum o uso de chuveiros misturadores de água quente e fria como na figura ao lado.

Suponha que a torneira quente forneça 50 gramas de água por segundo a temperatura de $50\ ^\circ\text{C}$ e a torneira fria forneça 100 gramas de água por segundo a temperatura de $20\ ^\circ\text{C}$. Considere também que não há trocas de calor entre a água e o ambiente e as águas das duas torneiras se misturam rapidamente.

A alternativa correta que mostra o gráfico da temperatura $T$ da água após a mistura em função do tempo $t$ é:

Alternativa A: Temperatura da mistura constante em 30 °C.

Alternativa B: Temperatura aumenta linearmente de 20 °C a 50 °C.

Alternativa C: Temperatura aumenta de 20 °C a 50 °C assintoticamente.

Alternativa D: Temperatura diminui de 50 °C a 20 °C assintoticamente.

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Escolha um intervalo comum de $1\ \text{s}$. A massa quente é $50\ \text{g}$ e a fria é $100\ \text{g}$. Desprezando as trocas com o exterior, o calor cedido pela corrente quente iguala o calor recebido pela fria.

$$m_q c(T_q-T)=m_f c(T-T_f)$$

$$50(50-T)=100(T-20)$$

$$2500-50T=100T-2000$$

$$150T=4500$$

$$T=30\ ^\circ\text{C}$$

Como as vazões mássicas e as temperaturas de entrada permanecem constantes, a temperatura após a mistura também permanece em $30\ ^\circ\text{C}$. Portanto, o gráfico é uma reta horizontal.

Checagem: a temperatura final está entre $20\ ^\circ\text{C}$ e $50\ ^\circ\text{C}$, mais próxima da corrente fria, que possui o dobro da vazão.

Alternativa correta: A.

Q31

Mecânica — Cinemática — Movimento circular uniforme

O funcionamento do limpador de para-brisa deve ser verificado com o motor ligado, nas respectivas velocidades de acionamento, devendo existir no mínimo 02 (duas) velocidades distintas e parada automática (quando aplicável). A velocidade menor deve ser de 20 ciclos por minuto e a maior com, no mínimo, 15 ciclos por minuto a mais do que a menor.

Fonte: MDIC/INMETRO, Portaria n.º 30, de 22 de janeiro de 2004. Acesso em: 25 ago. 2017.

Limpadores dianteiro e traseiro representados na prova.

Considere um automóvel com o limpador de para-brisa dianteiro (raio de $40\ \text{cm}$) e traseiro (raio de $20\ \text{cm}$), como mostra a figura ao lado.

Com base no exposto, assinale a alternativa correta para as razões $\omega_{\text{dianteiro}}/\omega_{\text{traseiro}}$ e $V_{\text{dianteiro}}/V_{\text{traseiro}}$, respectivamente, para pontos na extremidade dos limpadores deste automóvel, se a velocidade de acionamento do traseiro for a menor e do dianteiro for a maior.

(Tome os movimentos como MCU).

A)$\frac43$ e $\frac34$

B)$\frac43$ e $\frac74$

C)$\frac74$ e $\frac72$

D)$\frac72$ e $\frac43$

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. As frequências são expressas em ciclos por minuto, de modo que sua razão equivale à razão das velocidades angulares.

$$f_t=20\ \text{ciclos/min}$$

$$f_d=20+15=35\ \text{ciclos/min}$$

$$\frac{\omega_d}{\omega_t}=\frac{2\pi f_d}{2\pi f_t}=\frac{35}{20}=\frac74$$

A velocidade tangencial da extremidade depende também do raio:

$$v=\omega R$$

$$\frac{v_d}{v_t}=\frac{\omega_d}{\omega_t}\cdot\frac{R_d}{R_t}$$

$$\frac{v_d}{v_t}=\frac74\cdot\frac{40}{20}=\frac72$$

Checagem: o limpador dianteiro tem velocidade angular maior e raio duas vezes maior, portanto a sua ponta é $3{,}5$ vezes mais rápida.

Alternativa correta: C.

Q32

Mecânica — Hidrostática — Princípio de Arquimedes

Os exercícios feitos nas aulas de hidroginástica podem ajudar as pessoas com problemas como artrite, pois favorecem a melhor utilização das articulações afetadas, sem oferecer risco de agravamento dos sintomas. Pesquisas identificaram melhora nos casos de pessoas com artrite reumatoide, além de reduzir dores de osteoartrite.

Fonte: mundoBoaForma, “13 benefícios da hidroginástica para boa forma e saúde”. Acesso em: 13 set. 2017.

Hidroginástica na piscina, como na prova original.

Assim, analise as proposições a seguir, marque com V as verdadeiras e com F as falsas e assinale a alternativa com a sequência correta.

Na piscina da hidroginástica aparece uma força de empuxo da água sobre a pessoa para cima diminuindo o efeito do peso.
O valor da força peso será igual ao empuxo quando a pessoa estiver boiando em equilíbrio na piscina de hidroginástica.
O empuxo recebido pela pessoa tem o mesmo valor do peso da massa de água da piscina que a pessoa desloca.
O valor da força peso só será igual ao empuxo quando a pessoa estiver totalmente submersa na piscina de hidroginástica.

A)V - F - V - F

B)V - V - V - F

C)F - V - F - F

D)V - F - F - V

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Examine cada proposição à luz do princípio de Arquimedes:

$$E=\rho_{\text{água}}gV_{\text{deslocado}}$$

Verdadeira. O empuxo atua verticalmente para cima e reduz a força que a pessoa precisa exercer para se sustentar na água. O peso gravitacional propriamente dito não diminui.
Verdadeira. Se a pessoa boia em equilíbrio e não há outras forças verticais relevantes, $E=P$.
Verdadeira. O empuxo equivale ao peso da massa de água deslocada, conforme Arquimedes.
Falsa. Um corpo pode boiar parcialmente submerso e, mesmo assim, ter $E=P$.

A sequência obtida é V – V – V – F.

Alternativa correta: B.

Q33

Óptica — Lentes — Formação de imagem com lente partida

A partir da meia idade a consulta ao médico oftalmologista se faz necessária, pois os músculos ciliares vão perdendo a elasticidade, aparecendo a presbiopia. Para corrigir, o médico irá receitar óculos com lentes convergentes que deslocam as imagens um pouco mais para frente da retina do olho. Usando-se este óculos com lente convergente pode-se, então, observar um lápis como uma imagem real e invertida em um anteparo conforme o esquema a seguir.

(Iremos analisar somente por uma das lentes.)

Imagem projetada antes de a lente quebrar.

Montagem após a lente quebrar pela metade.

Considere que por um infortúnio os óculos quebre a lente pela metade como mostra a figura ao lado.

A alternativa correta que mostra como será a imagem formada nesse caso é:

Alternativa A: Imagem inteira e direita.

Alternativa B: Apenas parte superior da imagem.

Alternativa C: Apenas parte inferior da imagem invertida.

Alternativa D: Imagem inteira invertida.

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Cada ponto do objeto envia raios luminosos para diferentes regiões da lente. Em uma lente convergente, mesmo uma porção da abertura restante pode focalizar raios provenientes de todos os pontos do lápis.

Consequentemente, quebrar uma metade não elimina “metade da imagem”. A projeção continua completa e invertida, no mesmo anteparo, desde que a parte remanescente conserve sua geometria e seu posicionamento.

O que muda? A intensidade luminosa diminui porque a abertura efetiva coletora de luz é menor. Em uma descrição idealizada, reduz-se principalmente o brilho, não a extensão nem a orientação da imagem.

Cuidado, armadilha! A alternativa C mostra somente parte do lápis; isso confunde a metade física da lente com metade do objeto.

Alternativa correta: D.

Q34

Ondulatória — Ondas — Ultrassom e efeito Doppler

As ondas de ultrassom são muito utilizadas em um exame denominado ultrassonografia (USG). O exame é realizado passando-se um transdutor que emite uma onda de ultrassom, com frequências entre $1\ \text{MHz}$ e $10\ \text{MHz}$, numa velocidade das ondas de ultrassom nos tecidos humanos da ordem de $1500\ \text{m/s}$, que é refletida pelo órgão de acordo com sua densidade, sendo captado a onda refletida enviada ao computador que forma as imagens em função da densidade do órgão estudado.

Com base no exposto a respeito do ultrassom, analise as proposições a seguir, marque com V as verdadeiras e com F as falsas e assinale a alternativa com a sequência correta.

O comprimento de onda dessas ondas de ultrassom nesse exame varia de $1{,}5\ \text{mm}$ a $0{,}15\ \text{mm}$.
A realização do diagnóstico por imagem tem como base os fenômenos de reflexão e refração de ondas longitudinais.
Também por ser uma onda pode-se usar o efeito Doppler para avaliar a velocidade do fluxo sanguíneo, por exemplo.
O ultrassom é uma onda eletromagnética, por esse fato pode penetrar nos órgãos e tecidos.
O exame é comum para acompanhar as gestações, pois não utiliza radiações ionizantes.

A)F - F - F - V - V

B)V - F - V - F - F

C)F - V - F - F - V

D)V - V - V - F - V

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Use a equação fundamental da ondulatória e analise uma proposição por vez:

$$v=\lambda f\ \Rightarrow\ \lambda=\frac vf$$

$$\lambda_{1\ \text{MHz}}=\frac{1500}{10^6}=1{,}5\times10^{-3}\ \text{m}=1{,}5\ \text{mm}$$

$$\lambda_{10\ \text{MHz}}=\frac{1500}{10^7}=1{,}5\times10^{-4}\ \text{m}=0{,}15\ \text{mm}$$

Verdadeira. Os extremos calculados coincidem com os indicados na proposição.
Verdadeira. Reflexão e refração ocorrem nas interfaces dos meios. A formação da imagem por ecos explora sobretudo a reflexão.
Verdadeira. O deslocamento Doppler de frequência permite estimar a velocidade do sangue.
Falsa. Ultrassom é uma onda mecânica; nos tecidos, propaga-se predominantemente como onda longitudinal.
Verdadeira. A ultrassonografia usa ondas acústicas e não radiação ionizante.

A sequência é V – V – V – F – V.

Alternativa correta: D.

Q35

Eletricidade — Eletromagnetismo — Transformador, bateria e capacitor

Tasers são armas de eletrochoque que usam uma corrente elétrica para imobilizar pessoas que estejam representando alguma ameaça a alguém ou à ordem pública. O sistema interno da arma cria e trata a corrente elétrica que será descarregada por meio dos fios de cobre. Capacitores, transformadores e baterias são peças fundamentais nesse processo.

Fonte: TecMundo, “A tecnologia das armas Taser” (infográfico), adaptado. Acesso em: 03 set. 2017.

Nesse sentido, assinale a alternativa correta que completa as lacunas das frases a seguir.

O Transformador é um equipamento elétrico que tem seu principio de funcionamento baseado na ________. A bateria é uma fonte de energia que transforma energia _________ em energia elétrica. O capacitor é um dispositivo que armazena ______________.

A)Lei de Coulomb - térmica - campo magnético

B)Lei de Lenz - luminosa - corrente elétrica

C)Lei de Faraday - química - cargas elétricas

D)Lei de Newton - magnética - resistência elétrica

Gabarito preliminar — ACAFE Verão 2018, Medicina, Prova A

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Relacione cada dispositivo com seu princípio físico:

Transformador: a variação do fluxo magnético produz força eletromotriz induzida, em conformidade com a lei de Faraday.
Bateria: reações eletroquímicas transformam energia química em energia elétrica.
Capacitor: armazena cargas elétricas de sinais opostos em armaduras distintas e energia potencial elétrica associada ao campo entre elas.

Portanto, a sequência correta é Lei de Faraday – química – cargas elétricas.

Checagem: a lei de Lenz indica o sentido da indução, mas as demais lacunas da alternativa B estão incorretas.

Alternativa correta: C.