Prova ACAFE 2024.1 — Física com Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Alavanca do antebraço

A Biofísica é uma ciência interdisciplinar, pois trabalha com a Biologia e com a Física. Busca pelos conhecimentos físicos soluções para problemas nos sistemas biológicos. O biofísico atua desde a medicina, passando pela nutrição, fisioterapia até terapias ocupacionais, tenta compreender a relação entre energia, matéria, tempo e espaço nas interações biológicas.

Fazendo uma relação entre conceitos físicos aplicados a sistemas biológicos, assinale a opção CORRETA:

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)A radiação ultravioleta (UV) pode ser classificada em UVA, UVB e UVC, sendo a duas primeiras mais nocivas à saúde, devido a energia associada aos seus fótons. Quanto à energia presente nos fótons da UV, pode-se afirmar ser maior que a energia presente nos fótons do Raio X.

B)O impulso nervoso entre neurônios deve-se a diferença de potencial na membrana neural, esta diferença deve ser nula para que ocorra a descarga elétrica (corrente elétrica).

C)Quando uma pessoa segura um objeto na mão e levanta-o dobrando o antebraço, tem-se o antebraço agindo como uma alavanca interpotente.

D)O suor é composto, principalmente, de água e tem como função regular a temperatura corporal. A água por ter um alto calor específico impede o resfriamento do corpo humano, evitando a perda de calor para o meio externo.

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

O cotovelo é o eixo; o bíceps aplica a força motora entre esse eixo e a carga na mão. A alavanca é interpotente. As demais alternativas confundem energia dos fótons, diferença de potencial e resfriamento por evaporação do suor.

Alternativa correta: C.

Q30

Física Geral — Dimensão da tenacidade

Seda de aranha produzida por bicho-da-seda é 6 vezes mais forte que material à prova de balas.

“Cientistas criaram bichos-da-seda geneticamente modificados para que eles produzam seda de aranha, que os aracnídeos usam para fazer suas teias. O resultado foi impressionante: As fibras são seis vezes mais resistentes do que o Kevlar, o material usado em coletes à prova de balas, apresentando uma resistência à tração de 1.299 MPa e uma tenacidade de 319 MJ/m3.”

Disponível em: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bicho- seda-produz-seda-aranha-mais-forte-material-prova-balas&id=010160230925, Acessado em 26/09/2023:

Na reportagem acima observa-se a citação a uma grandeza denominada de tenacidade, encontrada nas fibras de aranha produzidas pelos bichos-da-seda. A unidade da tenacidade, MJ/m3, também pode ser expressa em unidades das grandezas fundamentais (básicas), comprimento, tempo e massa. Assinale a alternativa abaixo que expressa CORRETAMENTE a unidade equivalente à tenacidade, no sistema internacional.

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)$\mathrm{kg\,m^{-1}\,s^{-2}}$

B)$\mathrm{m\,s^{-2}}$

C)$\mathrm{kg\,m\,s^{-3}}$

D)$\mathrm{kg^{-2}\,m^{-1}\,s^2}$

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

$$[J]=\text{kg m}^2\text{s}^{-2}$$

$$\left[\frac{J}{m^3}\right]=\text{kg m}^{-1}\text{s}^{-2}$$

MJ/m³ equivale a um milhão de unidades kg m⁻¹ s⁻²; a expressão dimensional solicitada é a mesma de J/m³.

Alternativa correta: A.

Q31

Óptica — Vergência e ametropias

Chamada de “ciência do olho” a oftalmologia é uma área da medicina que tem evoluído muito nas últimas décadas. A solução de várias ametropias passa pelo conhecimento de alguns conceitos físicos, mas especificamente na área da óptica.

Sobre os conceitos físicos da óptica, as ametropias da visão e suas correções é correto afirmar que:

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)como o índice de refração da córnea (n ≈ 1,38) é maior que o do ar (n = 1), um raio luminoso ao penetrar obliquamente na córnea, vindo do ar, tende a diminuir sua velocidade e se afastar da normal.

B)a capacidade que uma lente esférica tem de convergir ou divergir os raios de luz, pode ser determinada pela convergência (vergência) da lente, que tem como unidade de medida o m-1, no sistema internacional.

C)anormalidades nos músculos ciliares, levam a dificuldade na acomodação visual para o ponto próximo, provocando uma ametropia denominada de miopia.

D)a ametropia nas células fotorreceptoras chamadas cones, presentes na retina é conhecida como Daltonismo, cuja dificuldade pode ser na percepção da cor vermelha, cujo comprimento de onda é o menor no espectro visível.

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

$$V=\frac1f$$

$$1\ \text{dioptria}=1\ \text{m}^{-1}$$

A alternativa da vergência está correta. A descrição de dificuldade de acomodação próxima não define miopia; o vermelho ocupa a região de maiores comprimentos de onda visíveis.

Alternativa correta: B.

Q32

Eletricidade — Baterias em oposição e associação

Um professor de física propôs aos seus alunos a construção de um simples circuito elétrico, para tanto forneceu-lhes duas baterias, A e B, sendo suas f.e.m., respectivamente, iguais a 3,0 V e 2,0 V e cada uma com uma resistência interna (r) de 0,5 Ω. Estas baterias em série, deveriam ser associadas a três resistores ôhmicos, R1, R2 e R3, sendo R1 e R2 associados em paralelo e R3 em série a estes e as baterias.

Inicialmente um aluno inadvertidamente ligou a bateria B de maneira invertida, causando uma diminuição na corrente no circuito, em seguida, após ser corrigido pelo professor, associou corretamente ambas as baterias e conseguiu atingir o objetivo desejado pelo professor. Analise a alternativa que apresenta CORRETA e respectivamente a tensão nos terminais da bateria B, quando ligada na situação incorreta (inicial) e a potência dissipada na bateria A, quando ligada na situação correta (final).

DADOS: R1 = 6 Ω; R2 = 3 Ω e R3 = 1 Ω

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)1,87 V; 3,75 W

B)1,87 V; 0,78 W

C)2,12 V; 0,78 W

D)2,12 V; 3,75 W

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

$$R_{12}=\frac{6\cdot3}{6+3}=2\ \Omega$$

$$R_{total}=2+1+0{,}5+0{,}5=4\ \Omega$$

$$i_{oposicao}=\frac{3-2}{4}=0{,}25\ \text{A}$$

$$U_B=2+0{,}5\cdot0{,}25=2{,}125\ \text{V}$$

$$i_{correta}=\frac{3+2}{4}=1{,}25\ \text{A}$$

$$P_{diss,A}=r i^2\approx0{,}78\ \text{W}$$

Alternativa correta: C.

Q33

Ondulatória — Timbre e qualidades sonoras

A audição humana é um dos sentidos que nos une ao mundo exterior, facilita na compreensão e interação do meio em que vivemos. O ouvido humano é constituído de três partes, ouvido externo, ouvido médio, onde se encontra a membrana timpânica, os ossículos martelo, estribo e bigorna e o ouvido interno, onde pode-se observar o labirinto.

A percepção do som no ouvido médio e interno está associada às qualidades fisiológicas do som e mensuradas por grandezas físicas como a Intensidade sonora e o Nível sonoro. Sobre o tema, assinale a alternativa CORRETA.

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)A intensidade sonora é uma grandeza chamada de adimensional e sua unidade no sistema internacional é W/m².

B)O som é classificado como baixo, quando apresenta um pequeno período de oscilação.

C)O Efeito Doppler é percebido devido à posição instantânea entre o observador e a fonte sonora.

D)O timbre sonoro é uma das qualidades fisiológicas do som e não está associado a frequência nem a amplitude da onda sonora, mas sim ao formato desta onda.

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

A intensidade tem dimensão de potência por área, portanto não é adimensional. Som grave corresponde a frequência menor e período maior. Doppler depende do movimento relativo, não apenas da posição. A alternativa do timbre é a aceita: fontes com mesma altura e intensidade podem ser distinguidas pela forma de onda. A frase não associado à frequência deve ser entendida como não determinado apenas pela frequência fundamental; os harmônicos fazem parte do timbre.

Alternativa correta: D.

Q34

Ondulatória — Polarização, radiação e ondas estacionárias

A cada dia o avanço da tecnologia tem trazido uma maior praticidade na vida das pessoas. Um dos fatores que faz com que a ciência continue com este avanço é o estudo das ondas e seus fenômenos. Sobre o estudo da ondulatória, analise as sentenças.

No vácuo o período da micro-onda é menor que o período do Raio X.
O fenômeno da polarização só ocorre nas ondas eletromagnéticas, pois são transversais.
A onda de calor é uma onda transversal.
O reforço sonoro é um caso de reflexão de ondas.
As ondas estacionárias ocorrem devido a dois fenômenos ondulatórios simultâneos, interferência e difração.

A alternativa que contém exatamente o número de sentenças verdadeiras é:

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)1

B)2

C)3

D)4

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

I é falsa: raios X têm maior frequência e menor período que micro-ondas. II é falsa: polarização não é exclusiva de ondas eletromagnéticas. III é aceita ao interpretar onda de calor como radiação infravermelha. IV refere-se ao som refletido chegando com atraso muito pequeno, reforçando a percepção. V é falsa: a formação usual envolve superposição de ondas em sentidos opostos, frequentemente produzidas por reflexão. Há duas sentenças verdadeiras.

Alternativa correta: B.

Q35

Eletricidade — Ebulidor em tensão reduzida

Um ebulidor é um equipamento utilizado para aquecer líquidos, popularmente conhecido como “rabo quente”, que utiliza do efeito joule criado por um resistor (ôhmico) percorrido por uma corrente elétrica.

Um “rabo quente” de 750 W - 220 V, é utilizado para aquecer um litro de água, ao nível do mar, de 25°C até atingir o ponto de ebulição, sem iniciar a fervura. Erroneamente foi utilizado em uma cidade com tensão de 110 V, gerando uma alteração no tempo de aquecimento. Para solucionar o problema foi alterado o resistor (ôhmico) original por outro com as mesmas características do primeiro só diferenciando em seu comprimento. Determine, respectivamente, a mudança que ocorreu no tempo de aquecimento da água com o resistor (ôhmico) original e a alteração necessária no comprimento do segundo resistor (ôhmico) utilizado em relação ao original, e marque a alternativa CORRETA.

Dados do caderno: g=10 m/s²; π=3. 1 cal=4 J.

A)Aumentou em 20 minutos e diminuiu 75% do comprimento original.

B)Aumentou em 5 minutos e diminuiu 50% do comprimento original.

C)Diminuiu em 20 minutos e aumentou em 25% do comprimento original.

D)Diminuiu em 5 minutos e aumentou em 75% do comprimento original.

Gabarito oficial — ACAFE 2024.1

Resolução

$$Q=1000\cdot1\cdot75=75000\ \text{cal}$$

$$Q=300000\ \text{J}$$

$$t_{220}=\frac{300000}{750}=400\ \text{s}$$

$$P_{110}=750\left(\frac{110}{220}\right)^2=187{,}5\ \text{W}$$

$$t_{110}=1600\ \text{s}$$

$$\Delta t=1200\ \text{s}=20\ \text{min}$$

O caderno fornece 1 cal=4 J, valor adotado na conversão.

$$\frac{R_{novo}}{R_{original}}=\left(\frac{110}{220}\right)^2=\frac14$$

$$L_{novo}=\frac{L_{original}}4$$

Mantidas resistividade e seção, o comprimento deve diminuir 75%.

Alternativa correta: A.