Albert Einstein 2020 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein

Vestibular 2020 · Prova I (Conhecimentos Gerais), questões de Física (Q36-40), mais 1 questão discursiva — resolução comentada Método TEF.

Q36
Mecânica — Gravitação — Campo Gravitacional em Outros Corpos

A NASA anunciou para 2026 o início de uma missão muito esperada para explorar Titã, a maior lua de Saturno: a missão Dragonfly. Sejam $m_T$ e $m_L$ as massas de Titã e da Lua, respectivamente, e $d_T$ e $d_L$ os diâmetros de Titã e da Lua, respectivamente.

Comparação entre Titã e a Lua, com massas mT, mL e diâmetros dT, dL indicados — questão 36 do Albert Einstein 20

Reprodução/NASA. (“NASA lançará drone para procurar sinais de vida na lua Titã”. www.inovacaotecnologica.com.br, 28.06.2019. Adaptado.)

Considere que $m_T\cong1{,}8\times m_L$, $d_T\cong1{,}5\times d_L$ e que esses dois satélites naturais sejam perfeitamente esféricos. Adotando-se a aceleração da gravidade na superfície da Lua igual a 1,6 m/s², a aceleração da gravidade na superfície de Titã é, aproximadamente,

A)0,3 m/s²
B)0,5 m/s²
C)1,3 m/s²
D)0,8 m/s²
E)1,0 m/s²

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Compare as gravidades pelas massas e pelos raios. A razão entre diâmetros também vale para os raios.

$$\frac{g_T}{g_L}=\frac{M_T}{M_L}\left(\frac{r_L}{r_T}\right)^2$$

$$\frac{g_T}{g_L}=\frac{1{,}8}{1{,}5^2}=0{,}8$$

$$g_T=0{,}8\cdot1{,}6=1{,}28\ \mathrm{m/s^2}\approx1{,}3\ \mathrm{m/s^2}$$

Q37
Termologia — Termometria — Conversão de Escalas

O gráfico mostra a relação entre as temperaturas de um mesmo corpo, lidas nas escalas Fahrenheit ($\theta_F$) e Celsius ($\theta_C$).

Gráfico da relação entre as escalas Fahrenheit e Celsius, passando pelos pontos (-40,-40) e (80,176) — questão 37 do Albert Einstein 20

Assim, sabendo que a temperatura média na superfície de Titã é de aproximadamente –180 ºC, essa temperatura, expressa na escala Fahrenheit, corresponde a

A)–102 ºF
B)– 68 ºF
C)–292 ºF
D)–324 ºF
E)– 412 ºF

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Use os pontos do gráfico para obter a relação entre as escalas.

$$a=\frac{176-(-40)}{80-(-40)}=1{,}8$$

$$\theta_F=1{,}8\theta_C+32$$

Substitua a temperatura indicada.

$$\theta_F=1{,}8\cdot(-180)+32=-292\ ^\circ\mathrm F$$

Q38
Óptica — Princípios da Óptica — Sombras e Semelhança de Triângulos

A figura mostra uma pessoa de 1,6 m de altura parada sobre uma superfície horizontal a 10 m de distância de um muro vertical de 4 m de altura. Em determinado instante, essa pessoa começa a caminhar em uma trajetória retilínea, perpendicular ao muro, aproximando-se dele com uma velocidade constante de 0,5 m/s.

Pessoa caminhando em direção a um muro, sombra do muro projetada pelo Sol — questão 38 do Albert Einstein 20

Sabendo que durante essa caminhada os raios solares projetam uma sombra do muro no solo de comprimento 7,0 m, o intervalo de tempo necessário para que todo o corpo dessa pessoa seja encoberto por essa sombra é de

A)22,8 s
B)14,4 s
C)11,6 s
D)19,5 s
E)9,2 s

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Pela semelhança de triângulos, determine onde a fronteira da sombra tem a altura da pessoa.

$$\frac{4-1{,}6}{x}=\frac47$$

$$x=4{,}2\ \mathrm m$$

A pessoa parte a dez metros do muro.

$$\Delta s=10-4{,}2=5{,}8\ \mathrm m$$

$$t=\frac{5{,}8}{0{,}5}=11{,}6\ \mathrm s$$

Q39
Ondulatória — Acústica — Efeito Doppler

Entre as diversas aplicações das ondas sonoras na medicina, destaca-se a medição da velocidade do fluxo sanguíneo pelas veias e artérias do organismo. O medidor Doppler de escoamento mede essa velocidade usando um elemento transmissor e um receptor colocados sobre a pele. O transmissor emite um ultrassom, que é refletido nos glóbulos vermelhos e captado pelo receptor. Como os glóbulos vermelhos estão se movendo, a frequência e o comprimento de onda aparentes do ultrassom refletido e captado pelo receptor não são iguais aos do emitido. Dessa forma, a velocidade do fluxo sanguíneo pode ser determinada. Considerando que em determinado momento desse exame o glóbulo vermelho representado na figura esteja se afastando do receptor, a frequência e o comprimento de onda aparentes captados pelo receptor, em relação aos valores reais dessas grandezas, são, respectivamente,

Transmissor e receptor de ultrassom Doppler sobre a pele, medindo o glóbulo vermelho se afastando na corrente sanguínea

(www.gradadm.ifsc.usp.br. Adaptado.)

A)menor e maior
B)maior e menor
C)menor e menor
D)maior e maior
E)maior e igual

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

O glóbulo vermelho que se afasta atua como fonte do ultrassom refletido. As frentes de onda chegam ao receptor em intervalos maiores.

A frequência recebida diminui. No mesmo meio, a velocidade de propagação permanece constante.

$$\lambda=\frac vf$$

Com frequência menor, o comprimento de onda é maior.

Q40
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e Energia Elétrica

Em um hospital, existem três salas cirúrgicas onde são utilizadas lâmpadas halógenas para a iluminação do ambiente durante os procedimentos operatórios. A tabela informa quantas lâmpadas há em cada sala, a potência elétrica de cada uma e o tempo de utilização diário dessas lâmpadas. Sala cirúrgica 1: quantidade de lâmpadas 2, potência de cada lâmpada 300 W, tempo de utilização 4 h/dia. Sala cirúrgica 2: quantidade de lâmpadas 4, potência de cada lâmpada 120 W, tempo de utilização 5 h/dia. Sala cirúrgica 3: quantidade de lâmpadas 8, potência de cada lâmpada 50 W, tempo de utilização 4 h/dia. A energia elétrica consumida pelas lâmpadas que iluminam essas três salas em um dia, devido às cirurgias realizadas nesse hospital, é

A)5,6 kWh
B)4,8 kWh
C)2,2 kWh
D)3,5 kWh
E)6,4 kWh

Gabarito oficial

E
Resolução comentada

Calcule a energia diária de cada sala pela quantidade de lâmpadas, potência e duração.

$$E_1=2\cdot300\cdot4=2400\ \mathrm{Wh}$$

$$E_2=4\cdot120\cdot5=2400\ \mathrm{Wh}$$

$$E_3=8\cdot50\cdot4=1600\ \mathrm{Wh}$$

Some as energias e converta para quilowatt-hora.

$$E=2400+2400+1600=6400\ \mathrm{Wh}$$

$$E=6{,}4\ \mathrm{kWh}$$

D1
Mecânica — Dinâmica — Dinâmica e Terceira Lei de Newton
Questão discursiva

As figuras mostram um trabalhador transportando duas caixas, A e B, de massas $m_A=30$ kg e $m_B=40$ kg, sobre um carrinho de massa 10 kg, em linha reta. Na situação representada na figura 1, ele está empurrando o carrinho para frente com uma força horizontal constante de intensidade 20 N. Na situação representada na figura 2, ele está puxando o carrinho, com uma força horizontal e constante. Desprezando a resistência do ar e o atrito entre o carrinho e o solo, calcule:

Figura 1: trabalhador empurra o carrinho com as caixas A e B lado a lado. Figura 2: trabalhador puxa o carrinho com a caixa A empilhada sobre a caixa B — questão discursiva do Albert Einstein 20

a) o módulo da força, em N, aplicada pela caixa B sobre a caixa A, na situação da figura 1.

Resposta$F=10\ \mathrm N$.

b) o módulo da maior aceleração, em $\text{m/s}^2$, com que o conjunto carrinho-caixas pode se mover na situação da figura 2, considerando que não haja movimento relativo entre as caixas A e B, que o coeficiente de atrito estático entre ambas seja igual a 0,6 e que g = $10\ \text{m/s}^2$.

Resposta$a_{\max}=6\ \mathrm{m/s^2}$.
Resolução comentada

a) Calcule a aceleração do conjunto sobre o carrinho.

$$M=10+30+40=80\ \mathrm{kg}$$

$$a=\frac{20}{80}=0{,}25\ \mathrm{m/s^2}$$

A força de contato com A acelera a caixa B.

$$F_{A\to B}=40\cdot0{,}25=10\ \mathrm N$$

Pela terceira lei de Newton, a força de B sobre A também tem módulo 10 N e sentido oposto.

b) Com A sobre B, o atrito estático deve acelerar A sem deslizamento.

$$m_Aa\leq\mu_e m_Ag$$

$$a_{\max}=\mu_e g=0{,}6\cdot10=6\ \mathrm{m/s^2}$$

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