Prova ACAFE 2020.1 Medicina — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Cinemática — Movimento circular uniforme

Em um parque de diversões, João tenta ganhar um prêmio no jogo dos dardos. Para isso, deve acertar um ponto situado na periferia do disco do alvo. O disco gira em MCU com a velocidade de $4{,}5\ \text{m/s}$ e possui um raio de $45\ \text{cm}$.

Figura do caderno de origem — Alvo circular em rotação e dardo lançado a 6 m.

João lança o dardo horizontalmente na direção do centro do alvo, distante $6\ \text{m}$, quando o ponto está passando na extremidade superior do disco, como mostra a figura.

Com base no exposto, marque a alternativa que indica o módulo da velocidade de lançamento horizontal do dardo, em $\text{m/s}$, para que João acerte o ponto na extremidade inferior do disco do alvo.

A)25

B)30

C)20

D)35

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia da prova comentada. Determinar o tempo necessário para o ponto do disco fazer meia volta e igualá-lo ao tempo de percurso horizontal do dardo.

A velocidade tangencial é $v=4{,}5\ \text{m/s}$ e $R=0{,}45\ \text{m}$. A prova considera $\pi=3$.

$$T=\frac{2\pi R}{v}=\frac{2(3)(0{,}45)}{4{,}5}=0{,}60\ \text{s}$$

$$t=\frac T2=0{,}30\ \text{s}$$

$$v_x=\frac{\Delta x}{t}=\frac6{0{,}30}=20\ \text{m/s}$$

Ressalva do modelo: o tratamento considera somente o encontro horizontal no instante de meia volta, sem verificar a altura vertical do dardo durante a viagem. Se a gravidade for considerada, é necessário especificar a geometria da trajetória e a altura de lançamento para comprovar o acerto. O gabarito C é o resultado do modelo adotado na prova.

Alternativa registrada: C.

Q30

Mecânica — Dinâmica — Equilíbrio de forças

Um trenó de neve é puxado por oito cachorros, realizando um movimento retilíneo com velocidade de módulo constante em uma estrada horizontal. Na figura, pode-se vê-lo de cima. Sobre o trenó estão: um homem, carnes sobre panos, alguns troncos de árvore e uma caixa.

Figura do caderno de origem — Vista superior de trenó puxado por oito cachorros.

Com base no exposto e desconsiderando as massas das cordas e a resistência do ar, assinale a alternativa correta.

A)Sobre o trenó não existe força de atrito.

B)Todos os cachorros aplicam sobre o trenó forças de mesma intensidade.

C)A força normal sobre o trenó tem maior módulo que a força peso do trenó.

D)O módulo da força resultante sobre o trenó é a soma das forças aplicadas pelos cachorros sobre as cordas.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Um movimento retilíneo com velocidade constante indica força resultante nula. O sistema trenó carrega objetos e pessoa além de sua própria massa.

Na vertical, sem aceleração:

$$N=P_{\text{trenó}}+P_{\text{homem}}+P_{\text{carga}}$$

Assim, $N>P_{\text{trenó}}$. Na horizontal, a tração resultante é compensada pela resistência/atrito do piso. Não é necessário que cada cachorro puxe com força igual.

Cuidado, armadilha! Forças de ação e reação atuam em corpos diferentes. A tração sobre o trenó e o atrito sobre o trenó não constituem par ação–reação.

Alternativa correta: C.

Q31

Mecânica — Estática — Forças de contato

A tecnologia tem ajudado na realização de nossas atividades diárias dando-nos objetos que dão mais praticidade e conforto. A cadeira é um desses objetos. Hoje há cadeiras construídas com vários materiais e objetivos, e que apresentam mais tecnologia incorporada que antigamente. Recentemente, apareceu no mercado a cadeira gamer para quem deseja ficar muito tempo sentado, jogando vídeo game ou estudando. As figuras 1, 2, 3 e 4 mostram uma pessoa sentada e imóvel em uma cadeira gamer, em quatro posições distintas e com os pés sem tocar no chão.

Figura do caderno de origem — Quatro posições diferentes de uma cadeira gamer ocupada.

Com base no exposto, analise as afirmativas a seguir.

A força total aplicada pela pessoa sobre a cadeira é maior na figura 1 que na figura 4.
Se considerarmos o centro de massa da pessoa sempre na mesma posição em relação ao assento, a pressão de um dos pés da cadeira sobre o solo é a mesma, nas quatro figuras.
Se a área de contato da pessoa com o encosto da cadeira não se alterar nas quatro figuras, então a pressão sobre o encosto da cadeira é a mesma nas quatro figuras.
A força aplicada por um dos pés da cadeira sobre o solo depende somente do peso da pessoa.
Nas quatro figuras a força resultante sobre a cadeira é nula.

A opção contendo apenas afirmações corretas é:

A)I - III - IV

B)II - V

C)III - IV

D)I - II - III

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Examinar o conjunto cadeira+pessoa em equilíbrio estático, distinguindo força total e distribuição das pressões locais.

Falsa. A força total exercida pela pessoa sobre a cadeira continua igual ao seu peso, em equilíbrio.
Verdadeira na hipótese indicada. Se o centro de massa fica na mesma posição, não se alteram os momentos que distribuem as reações entre os pés.
Falsa. Mudar a inclinação do encosto pode alterar a força normal sobre ele, mesmo com área de contato constante.
Falsa. As reações dos pés dependem também do peso da própria cadeira e da posição das cargas.
Verdadeira. Em todas as figuras, a cadeira está parada: $\sum\vec F=0$.

Cuidado, armadilha! Pressão é força normal dividida pela área. Uma área invariável não garante pressão invariável se a força mudar.

Alternativa correta: B.

Q32

Mecânica — Energia — Conservação mecânica

Um sagui se locomove pelas árvores, mas em alguns momentos tem que saltar de árvore em árvore por falta de galhos para atravessar. Na figura, tem-se a representação de um sagui de massa $m$, que usa um pouco de sua energia para saltar, a partir do repouso, do ponto A para o B e em seguida para o C. Considera-se que nesta série de saltos não houve perda de energia mecânica e que a energia cinética, imediatamente antes de chegar em C, é $1/3$ da energia mecânica em A.

Figura do caderno de origem — Saltos do sagui entre A, B e C, com alturas H, 6H/7 e 5H/7.

Com base no exposto, marque a alternativa que indica a energia mecânica do sagui, imediatamente antes dele chegar em C.

A)$E_{mC}=\frac67mgH$

B)$E_{mC}=\frac{20}7mgH$

C)$E_{mC}=\frac5{21}mgH$

D)$E_{mC}=\frac{22}{21}mgH$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

⚠ Questão com ressalva editorial — não contabilizada no desempenho automático.

Estratégia registrada na prova comentada. A figura informa $h_A=H$ e $h_C=5H/7$; o animal parte de repouso em A.

$$E_{mA}=mgH$$

O comentário soma a energia potencial em C à energia cinética indicada:

$$E_{mC}=mg\frac{5H}7+\frac13mgH=\left(\frac{15}{21}+\frac7{21}\right)mgH$$

$$E_{mC}=\frac{22}{21}mgH$$

Ressalva física decisiva. Esse resultado é maior que $E_{mA}=mgH$, embora o enunciado afirme não haver perda nem ganho de energia mecânica. Num sistema conservativo, a energia em C deveria permanecer $mgH$; logo, $E_{cC}=mgH-5mgH/7=2mgH/7$, e não $mgH/3$. Portanto, as premissas e a resposta publicada são incompatíveis entre si. Preservamos a alternativa D da prova comentada, fora do cálculo de desempenho automático.

Resposta registrada na prova comentada: D.

Q33

Mecânica — Hidrostática — Princípio de Arquimedes

A reciclagem é uma atividade importante para a sustentabilidade do planeta. Ela pode ocorrer tanto com a matéria-prima que constitui um determinado objeto, como com o próprio objeto que pode ser reutilizado para desempenhar novamente sua função ou criar outros objetos. Pensando nesta reciclagem, surfistas criaram, a partir de garrafas PET de $2\ \text{litros}$, uma prancha de Stand Up com 93 dessas garrafas, como mostra a figura.

Figura do caderno de origem — Prancha de stand up construída com garrafas PET.

Neste sentido, considere uma surfista que deseja testar a flutuabilidade dessa prancha. Para isso, ela fica de pé sobre a prancha em uma piscina e percebe que ela flutua bem.

Desconsiderando o peso das garrafas e sabendo que elas ficaram com $1/3$ de seu volume submerso, marque a alternativa que indica, em $\text{kg}$, a massa da surfista.

A)55

B)31

C)93

D)62

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Na flutuação em equilíbrio, o empuxo é igual ao peso total suportado. Desprezar o peso das garrafas, como manda o enunciado.

$$V_{\text{total}}=93(2)=186\ \text{L}$$

$$V_{\text{sub}}=\frac{186}{3}=62\ \text{L}=0{,}062\ \text{m}^3$$

$$\rho_{\text{água}}gV_{\text{sub}}=mg$$

$$m=\rho_{\text{água}}V_{\text{sub}}=1000(0{,}062)=62\ \text{kg}$$

Checagem: em água, $1\ \text{L}$ deslocado corresponde a $1\ \text{kg}$ de massa de água. Logo 62 L podem sustentar 62 kg, desprezando outros pesos.

Cuidado, armadilha! O empuxo depende do volume submerso, não dos 186 litros totais da prancha.

Alternativa correta: D.

Q34

Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação em paralelo

É muito comum encontrarem-se torres de tomadas em clínicas e consultórios para que os clientes possam carregar celulares, notebooks e outros equipamentos eletrônicos, enquanto esperam serem atendidos. A torre pode conter várias tomadas e, mesmo que todas estejam ocupadas, funcionam da mesma forma. Isto significa que um equipamento ligado a uma tomada não influencia no funcionamento de outra tomada.

Figura do caderno de origem — Torre vertical de tomadas, imagem do caderno.

Com base no exposto, marque com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas.

Todas as tomadas fornecem a mesma corrente elétrica.
Todas as tomadas estão ligadas em paralelo.
Todas as tomadas fornecem a mesma diferença de potencial.
Pode-se utilizar um amperímetro para medir a tensão fornecida pelas tomadas.
Quanto maior a potência do aparelho ligado à tomada maior é a diferença de potencial liberada pela tomada.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)F - V - V - F - F

B)F - F - V - V - F

C)V - F - V - V - F

D)V - F - V - F - F

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Em um circuito residencial ideal, as tomadas ligadas em paralelo apresentam a mesma diferença de potencial, enquanto cada aparelho demanda corrente conforme sua potência.

$$P=Ui\Rightarrow i=\frac{P}{U}$$

F. Correntes diferentes podem alimentar aparelhos de potências diferentes.
V. As tomadas devem estar em paralelo para funcionamento independente.
V. Compartilham a mesma tensão da rede.
F. O instrumento para tensão é o voltímetro; amperímetro mede corrente.
F. A tensão é definida pela rede, não aumenta em função da potência do aparelho.

Cuidado, armadilha! Em paralelo se conserva a tensão nos ramos; a corrente total se distribui conforme as cargas.

Alternativa correta: A.

Q35

Magnetismo — Campo magnético — Materiais ferromagnéticos

Um mágico utiliza três caixas idênticas (figura) para realizar um truque em que adivinha em qual das caixas está uma bola de ferro comum. Para isso, coloca a mão sobre as caixas e, depois de toda encenação, adivinha a caixa certa. O truque é simples. Ele tem escondido na sua luva um ímã que atrai a bola de metal ao se aproximar dela. Com a sensação da força de atração em sua mão, ele adivinha a caixa em que a bola está.

Figura do caderno de origem — Três caixas e ímã escondido na luva do mágico.

Com base no exposto, assinale a alternativa que completa, corretamente, as lacunas da frase a seguir.

A força entre o ímã e a bola de metal, sentida pelo mágico, é de origem __________ e a sua intensidade depende, dentre outras coisas, da ____________. Se invertermos os polos do ímã que está na mão do mágico, a força entre o ímã e a bola de metal ____________.

A)elétrica — da força normal — não se altera.

B)magnética — distância entre eles — não se altera.

C)elétrica — distância entre eles — diminui.

D)magnética — da força normal — diminui.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2020.1, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. A força entre o ímã e o ferro é magnética. A magnetização induzida no material ferromagnético faz a bola ser atraída na presença do campo não uniforme.

Ao mudar a distância entre ímã e bola, altera-se a intensidade do campo sobre o ferro, e assim a força de atração.

Ao inverter os polos de um ímã idealizado, a esfera de ferro não magnetizada permanentemente continua sendo atraída, pois seu polo induzido mais próximo ajusta-se à orientação do campo.

Cuidado, armadilha! Esse comportamento não é o mesmo de dois ímãs permanentes, para os quais a orientação dos polos pode definir atração ou repulsão.

Alternativa correta: B.