UNIT Sergipe Medicina 2015.1 — Questões de Física

Q01

Física Geral — Grandezas e Unidades — Ordem de grandeza da luz visível

O olho humano é sensível às radiações eletromagnéticas que têm comprimento de onda na faixa de 400nm a 0,7µm, conhecida como região de luz visível do espectro eletromagnético.

Nessas condições, o comprimento de onda da luz visível, em milímetro, é da ordem de

A)10⁻²

B)10⁻³

C)10⁻⁴

D)10⁻⁵

E)10⁻⁶

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Faixa visível: $400\ \text{nm}=4{,}0\times10^{-4}$ mm e $0{,}7\ \mu\text{m}=7{,}0\times10^{-4}$ mm.

As mantissas ($4{,}0$ e $7{,}0$) são maiores que $\sqrt{10}\approx3{,}16$, então a ordem de grandeza é $10^{-3}$ mm.

Alternativa correta: B

Q02

Física Geral — Grandezas e Unidades — Escalonamento de prótese

Foram realizados testes em um laboratório para medir a resistência e o peso de uma prótese de platina, que tem o formato de uma coluna, cuja área da secção transversal é um quadrado de lado L e altura igual a 2L. Reduzindo-se de 25% as dimensões lineares dessa prótese, verifica-se que

A)a resistência teria uma redução menor do que o peso.

B)a resistência teria uma redução maior do que o peso.

C)o peso teria uma redução maior do que a resistência.

D)o peso teria uma redução igual à redução da resistência.

E)o peso e a resistência se mantêm constantes.

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

O peso é proporcional ao volume, $V=L\cdot L\cdot2L=2L^3$; a resistência da coluna é proporcional à área da seção transversal, $A=L^2$.

Reduzindo $25\%$ as dimensões lineares, $L\to0{,}75\,L$: o peso passa a $(0{,}75)^3\approx0{,}42$ do original (redução de cerca de $58\%$) e a resistência a $(0{,}75)^2\approx0{,}56$ (redução de cerca de $44\%$).

A resistência diminui menos do que o peso.

Alternativa correta: A

Q03

Mecânica — Cinemática — Ultrapassagem e movimento relativo

A ultrapassagem nas estradas é um dos principais motivos de acidentes no trânsito, o que contribui, na maioria das vezes, para o aumento da demanda na rede pública de saúde. Um veículo com 4,0m de comprimento, trafegando em uma estrada plana e reta com velocidade constante de 50.0km/h, ultrapassa outro veículo que tem 12,0m de comprimento e trafega no mesmo sentido com velocidade constante de 30,0km/h.

Nessas condições, o intervalo de tempo da ultrapassagem, em segundos, é de, aproximadamente,

A)1,2

B)1,8

C)2,4

D)2,9

E)3,3

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Velocidade relativa: $50{,}0-30{,}0=20{,}0\ \text{km/h}\approx5{,}56\ \text{m/s}$.

Para concluir a ultrapassagem, o veículo mais rápido percorre, em relação ao outro, a soma dos comprimentos: $4{,}0+12{,}0=16{,}0$ m.

$\Delta t=\dfrac{16{,}0}{5{,}56}\approx2{,}9\ \text{s}$.

Alternativa correta: D

Q04

Mecânica — Dinâmica — Balança em sistema acelerado

Corpos C e D sobre mesa ligados por fio e polia à balança B, sobre a qual está o corpo A.

No experimento esquematizado na figura, o corpo B é uma balança com massa de 1,0kg, graduada em newtons. Os corpos A, C e D têm massas iguais a 3,0kg, 8,0kg e 4,0kg, respectivamente.

Considerando-se o fio e a polia ideais, o módulo da aceleração da gravidade igual a 10m/s² e desprezando-se as forças dissipativas, enquanto os corpos C e D se deslocam, a leitura da balança, em newtons, é igual a

A)22,5

B)27,0

C)30,0

D)36,0

E)40,5

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Sem atrito, o sistema A, B, C e D se move com a mesma aceleração. Massa total: $3+1+8+4=16$ kg. Força motriz: peso do conjunto suspenso A + B, $(3+1)\cdot10=40$ N.

$a=\dfrac{40}{16}=2{,}5\ \text{m/s}^2$.

A balança indica a força normal sobre A, que desce acelerado: $P_A-N=m_Aa\Rightarrow N=3\,(10-2{,}5)=22{,}5$ N.

Alternativa correta: A

Q05

Mecânica — Dinâmica — Atrito em blocos sobrepostos

Bloco B sobre A, preso à parede por fio; força F puxa A para a direita sobre o piso.

Cada um dos blocos mostrados na figura pesa 10,0N. O bloco B está ligado ao anteparo vertical através de um fio ideal, enquanto o bloco A se encontra na iminência de movimento, sendo puxado pela força F⃗.

Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre os blocos e que entre o bloco A e a superfície de apoio é igual a 0,3, a intensidade de a força F⃗ aplicada no bloco A, em newtons, é igual a

A)3,0

B)5,0

C)6,0

D)8,0

E)9,0

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

B está preso à parede e A está na iminência de deslizar. Atrito entre B e A: $f_{BA}=\mu N_B=0{,}3\cdot10{,}0=3{,}0$ N.

A normal do piso sobre A é $N=P_A+P_B=20{,}0$ N, então o atrito com o piso é $f=0{,}3\cdot20{,}0=6{,}0$ N.

Iminência de movimento de A: $F=f_{BA}+f=3{,}0+6{,}0=9{,}0$ N.

Alternativa correta: E

Q06

Mecânica — Hidrostática — Pressão e força em pequena área

Hipócrates, o pai da medicina, descreveu o glaucoma. O físico Anders Celsius acreditava que essa doença era provocada por falha do cristalino e, por causa disso, muitas cirurgias foram realizadas. O oftalmologista William Mackenzie foi o primeiro a afirmar que o glaucoma era resultante do aumento da pressão no interior do globo ocular. Atualmente, sabe-se que nem sempre o paciente com glaucoma tem pressão ocular acima de 21,0mmHg. Além da pressão, é importante saber as condições do nervo óptico para definir o diagnóstico.

Sabendo-se que a densidade do mercúrio é 13,6g/cm³ e considerando-se o módulo da aceleração da gravidade como sendo 10m/s², a força aplicada a cada um milímetro quadrado de área no interior do globo ocular de um paciente com pressão ocular de 22,0mmHg é, no SI, aproximadamente,

A)1,8 × 10⁻¹

B)2,1 × 10⁻²

C)2,5 × 10⁻²

D)3,0 × 10⁻³

E)3,6 × 10⁻³

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

$p=\rho gh$, com $\rho=13{,}6\ \text{g/cm}^3=13\,600\ \text{kg/m}^3$ e $h=22{,}0\ \text{mm}=0{,}022$ m: $p=13\,600\cdot10\cdot0{,}022\approx3{,}0\times10^{3}$ Pa.

Em $A=1\ \text{mm}^2=10^{-6}\ \text{m}^2$: $F=pA=3{,}0\times10^{3}\cdot10^{-6}=3{,}0\times10^{-3}$ N.

Alternativa correta: D

Q07

Mecânica — Trabalho e energia — Energia com dissipação

Uma pequena esfera é lançada horizontalmente com velocidade, v, do ponto A de um plano horizontal, sem atrito, desce o plano inclinado rugoso e, em seguida, atinge o outro plano horizontal de atrito desprezível, passando pelo ponto B, conforme a figura. Admitindo-se que a esfera desliza sem rolar e que o coeficiente de atrito de deslizamento entre a esfera e o plano inclinado é igual a µ, nessas condições, a grandeza física que se mantém constante no deslocamento da esfera de A até B é a

Esfera parte de A em trecho horizontal, desce uma rampa de inclinação θ e chega a B em trecho horizontal inferior.

A)energia do sistema.

B)energia cinética da esfera.

C)energia mecânica do sistema.

D)quantidade de movimento da esfera.

E)energia potencial gravitacional da esfera.

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Nos trechos horizontais sem atrito não há dissipação, mas na rampa rugosa o atrito transforma energia mecânica em energia térmica. Assim, entre A e B:

• a energia mecânica diminui (parte vira energia térmica);
• a energia cinética e a quantidade de movimento variam;
• a energia potencial gravitacional diminui.

O que se conserva é a energia total do sistema, contando também a energia térmica.

Alternativa correta: A

Q08

Física Geral — Grandezas e Unidades — Conversão de kWh para joules

O valor estimado da energia de uma dose mortal de raios X é da ordem de 10³joules.

Considerando-se essa informação, conclui-se que a energia de 1,0kWh, unidade de medida utilizada para medir o consumo de energia elétrica, é maior do que a energia de uma dose mortal de raios X um número de vezes igual a

A)36

B)360

C)3600

D)36000

E)360000

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

$1{,}0\ \text{kWh}=1000\ \text{W}\cdot3600\ \text{s}=3{,}6\times10^{6}\ \text{J}$.

Razão com a dose mortal: $\dfrac{3{,}6\times10^{6}}{10^{3}}=3600$ vezes.

Alternativa correta: C

Q09

Mecânica — Gravitação — Gravidade em altitude

Estudos revelam que ambientes com gravidade reduzida podem causar deficiência imunológica, desmineralização óssea, modificações no sangue, o que torna esses ambientes propícios para realização de testes que contribuam para o tratamento de pacientes aqui na Terra.

Considerando-se o módulo da aceleração da gravidade na superfície terrestre igual a 10m/s², uma cápsula espacial contendo amostras de sangue, que se encontra a uma altitude 3R/2, sendo R o raio da Terra, fica submetida a uma aceleração da gravidade de módulo, no SI, igual a

A)0,8

B)1,6

C)3,2

D)4,0

E)6,4

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

A distância ao centro da Terra é $r=R+\dfrac{3R}{2}=\dfrac{5R}{2}$. Como $g\propto\dfrac{1}{r^2}$:

$g'=g\left(\dfrac{R}{r}\right)^2=10\cdot\left(\dfrac25\right)^2=1{,}6\ \text{m/s}^2$.

Alternativa correta: B

Q10

Mecânica — Quantidade de movimento — Impulso no gráfico de força

Gráfico força em quilonewtons versus tempo: 1 kN em t=0; 2 kN de 1 s a 3 s; força nula a partir de 4 s.

Um barco que se deslocava ao longo de um rio, para atender a populações ribeirinhas, durante uma campanha de vacinação, estava submetido à ação de uma força resultante, que variou de acordo com o gráfico da figura.

Sabendo-se que o barco, com massa de meia tonelada, tinha velocidade de 18,0km/h no instante inicial, t = 0, a velocidade do barco no instante 5,0 segundos, em km/h, era, aproximadamente, de

A)48,0

B)54,0

C)65,0

D)72,0

E)80,0

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

A variação da quantidade de movimento é o impulso, dado pela área sob o gráfico $F\times t$:

• de $0$ a $1$ s: $\dfrac{(1{,}0+2{,}0)\cdot1}{2}=1{,}5$ kN·s
• de $1$ a $3$ s: $2{,}0\cdot2=4{,}0$ kN·s
• de $3$ a $4$ s: $\dfrac{2{,}0\cdot1}{2}=1{,}0$ kN·s
• depois de $4$ s: força nula.

$I=6{,}5\times10^{3}\ \text{N·s}\Rightarrow\Delta v=\dfrac{I}{m}=\dfrac{6500}{500}=13\ \text{m/s}=46{,}8\ \text{km/h}$.

$v=18{,}0+46{,}8=64{,}8\approx65\ \text{km/h}$.

Alternativa correta: C

Q11

Mecânica — Hidrostática — Pressão venosa no SI

Texto comum às questões 11 e 12

Considere uma seringa hipodérmica com um êmbolo de área da seção transversal igual a 2,0 cm² e a da agulha, 0,5 mm². Sabe-se que o módulo da aceleração da gravidade local é igual a 10 m/s², a densidade do mercúrio igual a 13,6 g/cm³ e a pressão sanguínea venosa, 12 mmHg.

A pressão sanguínea venosa expressa no Sistema Internacional de Unidades é, aproximadamente, de

A)1,6 × 10⁻³

B)1,6 × 10⁻¹

C)1,6 × 10¹

D)1,6 × 10²

E)1,6 × 10³

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

$p=\rho gh=13\,600\cdot10\cdot0{,}012=1632\ \text{Pa}\approx1{,}6\times10^{3}\ \text{Pa}$.

Alternativa correta: E

Q12

Mecânica — Hidrostática — Força sobre êmbolo

Texto comum às questões 11 e 12

O módulo da força mínima que deve ser aplicada sobre o êmbolo para injetar o fluido na veia, em N, é, aproximadamente, de

A)1,6 × 10⁻²

B)4,0 × 10⁻¹

C)3,0 × 10⁻¹

D)2,0 × 10¹

E)1,7 × 10²

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Pelo princípio de Pascal, a pressão aplicada ao êmbolo se transmite ao fluido. Para injetar, ela deve igualar a pressão venosa, $1632$ Pa (item anterior).

$F=pA=1632\cdot2{,}0\times10^{-4}\approx0{,}33\ \text{N}\approx3\times10^{-1}\ \text{N}$.

Alternativa correta: C

Q13

Termologia — Dilatação térmica — Densidade após dilatação

A dilatação anormal da água faz com que apenas a superfície de um lago se solidifique. O gelo formado isola o restante da água, fazendo com que a temperatura no fundo do lago seja em torno de 4°C, preservando, assim, a fauna e a flora.

Sabendo-se que a densidade da água a 4°C, ao nível do mar, é igual a 1,0g/cm³ e o coeficiente de dilatação volumétrica médio da água, 2,0.10⁻⁴ °C⁻¹, é correto afirmar que a densidade da água, a 84,0°C, em10²kg/m³, é, aproximadamente, de

A)10,0

B)9,8

C)9,5

D)8,9

E)8,3

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Variação de temperatura: $\Delta\theta=84{,}0-4{,}0=80\ °\text{C}$. $V=V_0(1+\gamma\Delta\theta)=V_0(1+2{,}0\times10^{-4}\cdot80)=1{,}016\,V_0$.

A massa se conserva, então $\rho=\dfrac{\rho_0}{1{,}016}=\dfrac{1000}{1{,}016}\approx984\ \text{kg/m}^3\approx9{,}8\times10^{2}\ \text{kg/m}^3$.

Alternativa correta: B

Q14

Termologia — Termodinâmica — Expansão na turbina

Esquema de usina termoelétrica com caldeira, turbina, gerador, condensador e circuito de água.

A figura representa o esquema simplificado de uma usina termoelétrica, no qual o vapor-d’água produzido na caldeira é conduzido em alta pressão ao longo de uma tubulação de onde é direcionado para as pás de uma grande turbina; esta, por sua vez, transmite o movimento a um gerador, que produzirá eletricidade.

Considerando-se o vapor-d’água como gás perfeito e com base nos conhecimentos de Física, é correto afirmar:

A)O vapor na turbina sofre a expansão adiabática.

B)O vapor na turbina se expande isotermicamente.

C)A densidade da substância operante, ao longo do ciclo, permanece constante.

D)A energia interna do vapor, ao longo do ciclo, se mantém constante.

E)O recipiente que contém a substância operante é adiabática.

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

A) Na turbina o vapor se expande rapidamente, sem tempo para trocar calor de forma relevante: expansão adiabática (aproximação). Verdadeira.

B) A expansão não é isotérmica: a temperatura cai quando o vapor realiza trabalho. Falsa.

C) A densidade varia ao longo do ciclo (vapor, expansão, condensação). Falsa.

D) A energia interna varia durante o ciclo; só volta ao valor inicial ao final de um ciclo completo. Falsa.

E) A caldeira troca calor com a fonte quente, então o recipiente não é adiabático. Falsa.

Alternativa correta: A

Q15

Óptica — Refração — Refração e condição limite

Água no interior de bloco de vidro; raio incide na face vertical com ângulo θ em relação à normal e, no vidro, alcança a face horizontal inferior.

A figura representa um raio de luz monocromática se propagando na água, de índice de refração igual a 1,3, que, em seguida, incide sobre o bloco de vidro, de índice de refração igual a 1,5. Considere cos 30°= sen 60°=0,87; cos 60°=sen30°=0,50.

Nessas condições, o ângulo de incidência, θ, do raio incidente para que ocorra reflexão total no vidro, é, aproximadamente, igual a

A)arc sen(0,93)

B)arc sen(0,87)

C)arc sen(0,75)

D)arc sen(0,58)

E)arc sen(0,50)

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Na face inferior (vidro → água), o ângulo limite é $\text{sen}\,L=\dfrac{n_{água}}{n_{vidro}}=\dfrac{1{,}3}{1{,}5}=0{,}87\Rightarrow L=60°$.

O raio refratado na face vertical faz ângulo $\beta$ com a normal e incide na face horizontal com ângulo $90°-\beta$. Na condição limite, $90°-\beta=60°\Rightarrow\beta=30°$.

Lei de Snell na face vertical: $n_{água}\,\text{sen}\,\theta=n_{vidro}\,\text{sen}\,\beta\Rightarrow1{,}3\,\text{sen}\,\theta=1{,}5\cdot0{,}50$.

$\text{sen}\,\theta=\dfrac{0{,}75}{1{,}3}\approx0{,}58\Rightarrow\theta=\text{arc sen}\,(0{,}58)$.

Alternativa correta: D

Q16

Óptica — Óptica da visão — Amplitude de acomodação

Uma pessoa vê nitidamente objetos localizados entre 25,0cm a 500,0mm dos olhos.

Sabendo-se que a amplitude de acomodação visual é a variação da vergência do cristalino de um olho, funcionando como lente, ao deslocar um objeto do seu ponto mais próximo até o seu ponto remoto, o poder de acomodação visual do olho dessa pessoa, em di, é igual a

A)4,0

B)3,8

C)3,5

D)2,2

E)2,0

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Ponto próximo: $25{,}0\ \text{cm}=0{,}25$ m. Ponto remoto: $500{,}0\ \text{mm}=0{,}50$ m.

A amplitude de acomodação é a variação de vergência do cristalino entre os dois pontos: $\Delta V=\dfrac{1}{0{,}25}-\dfrac{1}{0{,}50}=4{,}0-2{,}0=2{,}0\ \text{di}$.

Alternativa correta: E

Q17

Ondas — Acústica — Superposição e frequência fundamental

Superposição de sons lá3, lá4 e lá5; o som composto mantém o período do fundamental, com forma de onda diferente.

O diagrama representa a superposição de três sons musicais simples, lá₃, lá₄ e lá₅, resultando em um som composto. Sendo o período do lá₃ igual a 1/435 s, com base nos conhecimentos de Física, é correto afirmar:

A)O som composto é formado exclusivamente de interferência construtiva de harmônicos fundamental e superiores.

B)Os sons fundamental e composto apresentam a mesma sonoridade.

C)O som lá₃é o mais agudo em relação aos demais sons.

D)A frequência do som composto é igual a 435Hz.

E)O som lá₅é o mais grave do que o lá₃.

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

O som composto é a soma de lá₃, lá₄ e lá₅, de frequências $f$, $2f$ e $4f$, todas harmônicas de lá₃. A forma de onda resultante se repete com o período do fundamental, $T=\dfrac{1}{435}$ s, ou seja, $f=435$ Hz.

A) O som composto é soma de ondas, não apenas interferência construtiva. Falsa.

B) A sonoridade (intensidade) do som composto difere da do fundamental. Falsa.

C) Lá₃ é o mais grave (menor frequência). Falsa.

D) A frequência do som composto é $435$ Hz. Verdadeira.

E) Lá₅ é mais agudo que lá₃. Falsa.

Alternativa correta: D

Q18

Eletricidade — Eletrostática — Biomembrana como capacitor

Modelo de membrana com faces de cargas Q e −Q separadas por d, potencial externo zero e potencial interno −V.

A figura representa o modelo elétrico de uma biomembrana de espessura média d. Nele, as superfícies externa e interna têm, respectivamente, cargas Q e – Q, e o potencial de repouso é −V.

Sabendo-se que a permissividade elétrica da biomembrana é igual a ε, é correto afirmar que a densidade de carga superficial da biomembrana é determinada pela expressão

A)εV/d

B)εQd/V

C)εd/(QV)

D)dV/ε

E)dQ/(εV)

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

Entre as faces da membrana há campo elétrico uniforme: $E=\dfrac{V}{d}$.

Junto a uma superfície com densidade de carga $\sigma$ em meio de permissividade $\varepsilon$, $E=\dfrac{\sigma}{\varepsilon}$. Portanto $\sigma=\varepsilon E=\dfrac{\varepsilon V}{d}$.

Alternativa correta: A

Q19

Ondas — Ondas eletromagnéticas — Campos de onda eletromagnética

A figura representa o sistema de coordenadas cartesianas, que será utilizado para referenciar a disposição de campos elétricos e magnéticos, ambos variáveis, que constituem uma onda eletromagnética, propagando-se nas proximidades da superfície da Terra com velocidade de aproximadamente 3,0.10⁸m/s. Em um instante t₀, um campo elétrico variável de comprimento de onda igual a 1,0.10⁻¹m se propaga, oscilando no plano vertical xy.

Sistema cartesiano com eixos x e y no plano vertical e eixo z perpendicular a esse plano.

Com base nas informações e sabendo-se que a intensidade máxima do campo elétrico variável é igual a 2,1N/C, é correto afirmar que o campo magnético variável

A)se propaga com a frequência 2,1.10⁹Hz, oscilando no plano yz.

B)oscila no plano xz, com período de aproximadamente 3,3.10⁻¹⁰s.

C)tem comprimento de onda igual a 2,0.10⁻²m.

D)tem intensidade máxima igual a 6,3.10⁸T.

E)se propaga na direção y.

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

$c=\lambda f\Rightarrow f=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{1{,}0\times10^{-1}}=3{,}0\times10^{9}\ \text{Hz}$ e $T=\dfrac1f\approx3{,}3\times10^{-10}\ \text{s}$.

O campo magnético tem a mesma frequência, período e comprimento de onda do campo elétrico e oscila em plano perpendicular ao dele. Como $\vec E$ oscila no plano $xy$, $\vec B$ oscila no plano $xz$.

B) Correta. As demais: A) a frequência é $3{,}0\times10^{9}$ Hz; C) o comprimento de onda é o mesmo, $1{,}0\times10^{-1}$ m; D) $B_{máx}=\dfrac{E_{máx}}{c}=\dfrac{2{,}1}{3{,}0\times10^{8}}=7{,}0\times10^{-9}$ T; E) a propagação é perpendicular a $\vec E$ e $\vec B$ (eixo $x$).

Alternativa correta: B

Q20

Ondas — Ondas eletromagnéticas — Frequência de raios X

Os raios X são ondas eletromagnéticas de comprimento muito curto, cerca de um milhão de vezes menor do que um milímetro, aproximadamente, a distância que separa um átomo de outro em um sólido.

Sabendo-se que a radiação luminosa se propaga, no vácuo, com velocidade igual a 3,0.10⁵km/s, é correto afirmar que a ordem de grandeza da frequência dos raios X, em Hz, é igual a

A)10¹⁴

B)10¹⁵

C)10¹⁷

D)10¹⁹

E)10²⁰

Gabarito da organizadora

Resolução comentada

$\lambda\approx\dfrac{1\ \text{mm}}{10^{6}}=10^{-9}$ m e $c=3{,}0\times10^{5}\ \text{km/s}=3{,}0\times10^{8}$ m/s.

$f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{10^{-9}}=3{,}0\times10^{17}\ \text{Hz}$.

Como $3{,}0\lt\sqrt{10}\approx3{,}16$, a ordem de grandeza é $10^{17}$ Hz.

Alternativa correta: C