UFSC 2026 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Na Engenharia Sanitária e Ambiental, uma das atividades fundamentais se refere a sistemas de distribuição de água. Os principais objetivos desses sistemas são garantir um abastecimento confiável de água, manter a pressão adequada nas tubulações e prevenir contaminações. A figura abaixo mostra um sistema de distribuição simplificado, consistindo apenas de um reservatório em uma posição elevada e das tubulações que levam a água até as residências.

Com base no exposto e na figura, é correto afirmar que:

• 01nesse sistema, a água flui do reservatório pela ação da força gravitacional.
• 02quanto mais elevado estiver o reservatório em relação às residências, maior é a energia potencial gravitacional da água.
• 04para dimensionar um reservatório de água, é importante considerar o número de pessoas na cidade.
• 08a energia mecânica da água se conserva nesse sistema.
• 16existe atrito entre a água e as paredes das tubulações.
• 32para dimensionar um reservatório de água, o volume de água consumido por unidade de tempo é irrelevante.

Muitos dos avanços nas ciências da vida (Biologia, Medicina, entre outras) foram grandemente auxiliados pela aplicação dos saberes da Física ao estudo dos sistemas vivos. Por exemplo, a quantidade de energia consumida por uma pessoa durante uma determinada atividade, dividida pela área de superfície corporal, é aproximadamente a mesma para a maioria das pessoas. Portanto, a energia consumida para diversas atividades é geralmente expressa em $\dfrac{\text{Cal}}{\text{m}^2\cdot\text{h}}$. Essa taxa é conhecida como “taxa metabólica”. Para obter o consumo total de energia por hora, multiplicamos a taxa metabólica pela área de superfície da pessoa. A seguinte fórmula empírica fornece uma boa estimativa para a área de superfície em $\text{m}^2$:

$$\text{Área}=\frac{1}{60}\sqrt{H\cdot M}$$

onde $H$ é a altura de uma pessoa em centímetros e $M$, a massa em quilogramas.

Com base no exposto acima, é correto afirmar que:

• 01área não é uma grandeza física fundamental do Sistema Internacional de Unidades (SI).
• 02uma pessoa de $196{,}0\ \text{cm}$ de altura e massa de $100{,}0\ \text{kg}$ tem área de superfície de aproximadamente $2{,}33\ \text{m}^2$.
• 04a constante $\frac{1}{60}$ tem unidade.
• 08$\frac{\text{Cal}}{\text{h}}$ é uma unidade de potência.
• 16$\text{Cal}$ é uma unidade do Sistema Internacional de Unidades (SI).

Na Engenharia de Alimentos, o aquecimento ôhmico é uma técnica para esterilização de alimentos. Esse método baseia-se no aquecimento por resistência elétrica, que ocorre quando uma corrente elétrica é passada através de um produto alimentício eletricamente condutor. O alimento é aquecido internamente devido à sua resistência elétrica, sem envolver nenhum meio externo de transferência de calor. A figura ao lado mostra, em um esquema simplificado, o funcionamento de um tubo de aquecimento de $50{,}0\ \text{cm}$ de altura e de área da base de $2{,}4\times10^{-3}\ \text{m}^2$, totalmente preenchido de suco de laranja. Considere a resistividade do suco de laranja constante e igual a $2{,}4\ \Omega\cdot\text{m}$.

Com base na figura e nas informações acima, é correto afirmar que:

• 01condutividade e resistividade são grandezas equivalentes.
• 02o valor da resistência do suco de laranja contido no tubo é $500\ \Omega$.
• 04a potência dissipada no suco de laranja contido no tubo é $20\ \text{W}$.
• 08o aquecimento do suco de laranja ocorre por efeito Magnus.
• 16resistência é uma propriedade de um objeto, enquanto resistividade é uma propriedade de uma substância.

Quando o fêmur é fraturado, surge um problema potencial no processo de cura. Há uma tendência dos músculos maiores da perna de se contraírem e desalinharem os dois segmentos do osso no ponto de fratura. Para manter o alinhamento de fraturas, aliviar a dor e diminuir espasmos musculares, um dos cuidados de enfermagem é uso da tração (tensão), que gera uma força ao longo da direção do fêmur, conforme a figura ao lado. A massa do bloco M é $\dfrac{10}{\sqrt2}\ \text{kg}$. A massa das polias e da corda é desprezível.

Com base na figura e nas informações acima, é correto afirmar que:

• 01a força de tensão na corda forma um par ação e reação com a força peso do bloco.
• 02como o sistema está em equilíbrio, a força de tensão na corda é $0\ \text{N}$.
• 04se os ângulos fossem menores que $45^\circ$, a força de tensão horizontal (em A) exercida sobre a perna seria maior.
• 08a força de tensão horizontal (em A) exercida sobre a perna é $100\ \text{N}$.
• 16a força de tensão na corda é $\dfrac{100}{\sqrt2}\ \text{N}$.

A Física é uma aliada importante na área da Educação Física, especialmente na compreensão dos movimentos do corpo humano. Conceitos como energia cinética, energia potencial e conservação da energia mecânica são essenciais para analisar ações como saltos, corridas e arremessos. Por exemplo, durante um treino funcional, um atleta de $70\ \text{kg}$, cujo centro de massa está a $1{,}0\ \text{m}$ do solo, se agacha e realiza um salto vertical partindo do repouso, elevando ao final o seu centro de massa a $1{,}5\ \text{m}$ do solo. Ao saltar, ele transforma energia química (oriunda da alimentação) em energia mecânica. Considerando que a energia potencial é medida em relação à posição inicial do centro de massa ($1{,}0\ \text{m}$) e que o sistema não apresenta perdas por atrito com o ar ou dissipação térmica significativa, é correto afirmar que:

• 01a energia cinética no ponto mais alto do salto é de $70\ \text{J}$.
• 02a energia cinética do atleta no instante em que ele sai do solo é igual à energia potencial no ponto mais alto.
• 04a energia mecânica total do sistema aumenta durante o salto, pois há força muscular envolvida.
• 08a energia potencial gravitacional no ponto mais alto do salto é de $350\ \text{J}$.
• 16no ponto mais alto, toda a energia mecânica está na forma de energia potencial gravitacional.
• 32o princípio da conservação da energia explica que a energia total do sistema (cinética + potencial) permanece constante na ausência de dissipações.

A atuação profissional em Radiologia exige mais do que domínio técnico-operacional dos equipamentos. É fundamental compreender os fenômenos físicos que tornam possível a formação de imagens médicas. Um desses fenômenos é o efeito fotoelétrico, responsável por parte da interação entre os fótons de raios X e os sensores dos detectores digitais. Sem esse conhecimento, seria impossível interpretar a eficiência da captação de imagens e a dose absorvida pelo paciente ou mesmo otimizar a qualidade diagnóstica dos exames. Nesse contexto, é correto afirmar que:

• 01o efeito fotoelétrico só ocorre se a energia do fóton for superior à função trabalho do material do sensor.
• 02a energia cinética do elétron emitido depende da frequência do fóton incidente e não da sua intensidade.
• 04o aumento da intensidade da radiação aumenta a quantidade de elétrons emitidos, mas não sua energia cinética.
• 08o efeito fotoelétrico contradiz os princípios da quantização de energia da luz.
• 16a emissão de elétrons no efeito fotoelétrico depende apenas da intensidade da luz, independentemente da frequência.
• 32a energia do fóton é dada por $E=h\cdot f$, sendo $h$ a constante de Planck e $f$ a frequência da radiação.

Na Fonoaudiologia, os saberes da Física são relevantes para a compreensão do fenômeno denominado “som”. Para avaliar a capacidade auditiva de uma pessoa, um profissional fonoaudiólogo registra os resultados de um exame de audiometria em um gráfico chamado “audiograma”. O limiar auditivo é medido em decibéis (dB) em relação ao limiar normal (intensidade sonora de $10^{-12}\ \text{W/m}^2$, a menor que o ser humano pode detectar), de modo que a audição normal seja registrada como $0\ \text{dB}$ em todas as frequências. O audiograma abaixo mostra o limiar auditivo (nível sonoro) versus as frequências emitidas durante o exame de uma pessoa.

Com base no audiograma e nas informações acima, é correto afirmar que:

• 01a orelha direita detecta menores intensidades sonoras que a esquerda para todas as frequências emitidas.
• 02o decibel é uma unidade adimensional.
• 04o som se propaga pelo ar, mas não pode ser conduzido pelos ossos do crânio, porque este é um meio sólido.
• 08na frequência de $4.000\ \text{Hz}$, a orelha direita detecta uma intensidade sonora 100 vezes menor que a esquerda.

A Física desempenha um papel essencial na Odontologia, especialmente na área da Ortodontia, na qual os tratamentos dependem da aplicação precisa de forças mecânicas para corrigir o posicionamento dos dentes. Conceitos como força elástica, torque, equilíbrio, movimento acelerado e as Leis de Newton estão diretamente envolvidos no funcionamento dos aparelhos ortodônticos. Ao aplicar elásticos e fios metálicos, o(a) ortodontista utiliza princípios físicos para induzir movimentos dentários graduais, promovendo a remodelação óssea e a realocação dos dentes. A figura apresenta um dente submetido à ação de um fio e de um elástico ortodôntico externo.

Com base no exposto e na figura, é correto afirmar que:

• 01mesmo com forças aplicadas, o dente não se movimenta, porque os tecidos ao redor são perfeitamente rígidos.
• 02quando as forças não atuam na mesma linha de ação, podem gerar torque, promovendo a rotação do dente.
• 04a força aplicada ao dente pelo fio é acompanhada por outra força, aplicada ao fio pelo dente, de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto, de acordo com a terceira Lei de Newton.
• 08as forças aplicadas pelo aparelho geram uma força resultante nula, por isso o dente permanece imóvel.
• 16a aceleração do dente depende da força resultante aplicada e da sua massa, de acordo com a segunda Lei de Newton.
• 32o fio e o elástico ortodôntico exercem uma força elástica, proporcional à sua deformação, sobre o dente, conforme descrito pela Lei de Hooke.

A Engenharia de Alimentos exige domínio de conceitos físicos relacionados a temperatura, calor e dilatação térmica. Esses conhecimentos são fundamentais para o controle de processos como aquecimento, resfriamento e envase de produtos. A seguir, uma situação ilustra a aplicação desses conceitos em contextos reais de produção e conservação de alimentos.

Durante o processo de envase, um líquido é introduzido a alta temperatura em uma lata metálica. Após o fechamento, a lata é resfriada para conservação em ambiente refrigerado. O técnico responsável precisa compreender os efeitos térmicos envolvidos para garantir a integridade da lata. Considere que a lata, de alumínio, tem massa de $0{,}2\ \text{kg}$, o calor específico do alumínio é $900\ \text{J/kg}\cdot{}^\circ\text{C}$, que passa de $90\ ^\circ\text{C}$ para $20\ ^\circ\text{C}$, e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é $\alpha=2{,}4\times10^{-5}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$.

Com base no exposto, é correto afirmar que:

• 01admitindo-se que o processo de resfriamento da lata durou 5 minutos, a taxa de resfriamento por unidade de tempo foi de $42{,}0\ \text{W}$.
• 02a quantidade de calor liberada pela lata ao resfriar é de $12.600\ \text{J}$.
• 04a contração térmica da lata ocorre porque a temperatura diminui e o alumínio sofre uma variação de volume positiva.
• 08a variação relativa no comprimento da lata durante o resfriamento é de $1{,}68\times10^{-3}$ vezes o comprimento inicial.
• 16a quantidade de calor trocada depende apenas da temperatura final do ambiente refrigerado.
• 32se o líquido a ser envasado é predominantemente à base de água, deve-se considerar a dilatação anômala da água que ocorre de $4\ ^\circ\text{C}$ para $0\ ^\circ\text{C}$, à pressão de $1{,}0\ \text{atm}$, em que o volume da água aumenta.

Em perícias técnicas relacionadas a acidentes de trânsito, a Física desempenha um papel fundamental para reconstituir eventos, identificar possíveis responsabilidades e embasar juridicamente decisões. A análise de gráficos, velocidade, aceleração e deslocamento pode fornecer dados importantes sobre o comportamento dos veículos envolvidos. A seguir, apresenta-se uma situação que exemplifica esse tipo de análise.

Durante uma perícia judicial em um caso de acidente de trânsito, o perito apresenta o gráfico velocidade × tempo do carro do réu, reproduzido abaixo. O gráfico revela que o veículo, de $1.200\ \text{kg}$, iniciou uma frenagem constante a partir de $25\ \text{m/s}$ até parar completamente após $5$ segundos. A seguir, o advogado de defesa faz alguns questionamentos relativos aos dados coletados pela perícia e tem como respostas algumas afirmativas.

Com base no exposto acima e no gráfico, é correto afirmar que:

• 01a distância total percorrida durante a frenagem foi de $62{,}5\ \text{m}$.
• 02entre os instantes $t=0\ \text{s}$ e $t=7\ \text{s}$, o gráfico da posição em função do tempo, nesse caso, seria uma parábola.
• 04se a aceleração fosse maior (em módulo), o carro teria parado em mais tempo.
• 08o trabalho, em módulo, realizado pelos freios do veículo até este parar foi de $375\ \text{kJ}$.
• 16durante a frenagem, o movimento do veículo é uniformemente retardado, pois a velocidade diminui de forma constante até zero.
• 32a aceleração do veículo durante a frenagem foi de $-5\ \text{m/s}^2$.