Prova FACISB Medicina 2019 — Física com Gabarito e Resolução

Q61

Mecânica — Estática — Torque e polias

Sistema de polias sustentando o bloco A e o bloco B

O bloco A, homogêneo e com a forma de um paralelepípedo reto-retângulo, é mantido em equilíbrio pelo bloco B por meio de um sistema formado por duas polias e dois fios ideais. Os fios são verticais e estão presos ao bloco A em dois pontos convenientes de modo que sua base se mantenha paralela ao solo horizontal, sem apresentar movimento de rotação ou de translação.

Sabendo que as distâncias entre as retas verticais que passam pelos fios distam $x$ e $y$ do centro de massa (CM) do bloco A, a razão $\dfrac{x}{y}$ é igual a

A)$\dfrac{3}{4}$

B)$\dfrac{2}{3}$

C)$\dfrac{1}{3}$

D)$\dfrac{1}{2}$

E)$\dfrac{1}{4}$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q61)

Resolução

Seja $T$ a tração no fio que passa pela polia móvel. Esse fio exerce duas forças de módulo $T$ para baixo sobre a polia móvel. Portanto, o outro fio, que sustenta essa polia e também está ligado ao lado esquerdo do bloco A, tem tração $2T$.

No bloco A atuam, para cima, $2T$ à esquerda do CM e $T$ à direita. Para não haver rotação, a soma dos momentos em torno do CM deve ser nula:

$2T\,x=T\,y$.

Logo,

$\dfrac{x}{y}=\dfrac{1}{2}$.

Q62

Mecânica — Quantidade de movimento — Recuo e captura

Dois pescadores, A e B, estão inicialmente parados dentro de dois botes em uma lagoa de águas tranquilas. O pescador A e seu bote têm, juntos, 100 kg. O pescador B e seu bote têm, juntos, 152 kg. Inicialmente, o pescador A segura em suas mãos um pacote de 8 kg.

Pescadores A e B inicialmente em repouso

Pescador A lança o pacote para B e recua

Pescador B recebe o pacote e passa a se mover

Em determinado instante, A lança o pacote para B com velocidade horizontal $v=3\text{ m/s}$ e, como consequência, move-se com seu bote para a esquerda com velocidade $v_A$. Ao agarrar o pacote, B passa a se mover com seu bote para a direita com velocidade $v_B$.

Desprezando a resistência imposta pela água ao movimento dos botes, os módulos de $v_A$ e de $v_B$ são, respectivamente,

A)0,24 m/s e 0,15 m/s.

B)0,18 m/s e 0,15 m/s.

C)0,36 m/s e 0,30 m/s.

D)0,15 m/s e 0,36 m/s.

E)0,24 m/s e 0,30 m/s.

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q62)

Resolução

No lançamento, a quantidade de movimento horizontal do sistema A + pacote se conserva. Como o sistema estava inicialmente em repouso:

$8\cdot3=100\,v_A$.

$v_A=0{,}24\text{ m/s}$.

Na captura do pacote por B, também conservamos a quantidade de movimento:

$8\cdot3=(152+8)v_B$.

$v_B=\dfrac{24}{160}=0{,}15\text{ m/s}$.

Q63

Mecânica — Trabalho e energia — Movimento em trajetória circular

Esfera movendo-se no interior de uma semiesfera e subindo até o ponto B

Uma esfera, inicialmente parada no ponto A no interior de uma semiesfera oca de raio $R$, é empurrada para baixo com velocidade inicial $v_0$, escorrega apoiada na superfície interna da semiesfera e, quando a abandona, sobe verticalmente até parar instantaneamente no ponto B.

Desprezando o atrito e a resistência do ar, o módulo de $v_0$ é

A)$\sqrt{3gR}$

B)$2\sqrt{gR}$

C)$\sqrt{gR}$

D)$3\sqrt{gR}$

E)$\sqrt{2gR}$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q63)

Resolução

Tomando como referência de energia potencial a altura do centro da semiesfera, o ponto A está $R\cos60^\circ=R/2$ abaixo dessa referência, enquanto o ponto B está a uma altura $R$ acima dela.

entre A e B a esfera ganha altura

$\Delta h=R+\dfrac{R}{2}=\dfrac{3R}{2}$.

Pela conservação da energia mecânica:

$\dfrac{1}{2}mv_0^2=mg\dfrac{3R}{2}$.

Assim,

$v_0=\sqrt{3gR}$.

Q64

Mecânica — Hidrostática — Pressão em líquidos

Três reservatórios de água, A, B e C, são abertos para a atmosfera e contêm água até uma mesma altura $h$. Os reservatórios A e B têm forma de um tronco de cone, o reservatório C é cilíndrico e os três possuem bases circulares de raios $r$, $2r$ e $3r$, respectivamente.

Três reservatórios com formatos diferentes e mesma altura de água h

Considerando que a água esteja em equilíbrio nos três reservatórios e que $P_A$, $P_B$ e $P_C$ sejam as pressões exercidas sobre suas bases, pode-se afirmar que

A)$P_A=P_B\mathrel{<}P_C$

B)$P_A=P_B=P_C$

C)$P_A\mathrel{<}P_B\mathrel{<}P_C$

D)$P_A=P_B\mathrel{>}P_C$

E)$P_A\mathrel{>}P_B\mathrel{>}P_C$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q64)

Resolução

A pressão hidrostática depende apenas da densidade do líquido, da gravidade e da profundidade:

$P=P_{atm}+\rho gh$.

Como os três reservatórios contêm o mesmo líquido, estão submetidos à mesma pressão atmosférica e têm a mesma altura de coluna líquida $h$, as pressões em suas bases são iguais, independentemente do formato ou da área da base.

$P_A=P_B=P_C$.

Q65

Termologia — Calorimetria — Potência térmica

Gráfico da potência térmica fornecida à água em função do tempo

O gráfico mostra como varia a potência térmica fornecida a uma massa constante de água líquida em função do tempo.

Sendo $\theta$ a temperatura da água, considerando que não tenha havido mudança de estado físico nesse processo e que todo o calor fornecido pela fonte de calor tenha sido absorvido pela água, pode-se afirmar que

A)$\theta_D\mathrel{<}\theta_C$

B)$\Delta\theta_{BC}\mathrel{<}\Delta\theta_{AB}$

C)$\theta_A=\theta_D$

D)$\Delta\theta_{AB}=\Delta\theta_{CD}$

E)$\Delta\theta_{BC}=0$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q65)

Resolução

Para uma mesma massa de água, sem mudança de estado, a variação de temperatura é proporcional ao calor recebido:

$Q=mc\Delta\theta$.

O calor recebido em cada intervalo corresponde à área sob o gráfico de potência versus tempo.

Os trechos AB e CD formam trapézios de mesma base temporal e com as mesmas potências extremas, apenas em ordem invertida. Portanto, suas áreas são iguais:

$Q_{AB}=Q_{CD}\Rightarrow\Delta\theta_{AB}=\Delta\theta_{CD}$.

Q66

Óptica — Refração — Refração

Raio de luz atravessando duas semiesferas de índices de refração diferentes

Duas semiesferas transparentes, A e B, feitas de materiais diferentes, são perfeitamente justapostas, constituindo um único corpo de formato esférico. Esse corpo apresenta um eixo de simetria (E), que passa pelo centro C e é perpendicular às bases das duas semiesferas.

Um raio de luz monocromático incide perpendicularmente na semiesfera A em um ponto que dista $x$ do eixo E, atravessa todo o corpo e emerge perpendicularmente à semiesfera B, em um ponto que dista $y$ de E. Sabendo-se que o raio incidente, o raio emergente e o eixo E são coplanares, e que $n_A$ e $n_B$ são os índices de refração absolutos de A e B, a razão $\dfrac{n_A}{n_B}$ é igual a

A)$\dfrac{x}{y}$

B)$\dfrac{x+y}{y}$

C)$\sqrt{\dfrac{y}{x}}$

D)$\dfrac{x+y}{x}$

E)$\dfrac{y}{x}$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q66)

Resolução

Como o raio entra e sai perpendicularmente às superfícies esféricas, os trechos no interior de A e B são radiais. A refração relevante ocorre na superfície plana de separação, passando pelo centro C.

Se $i$ é o ângulo de incidência em A e $r$ o ângulo de refração em B, pela geometria da esfera:

$\sin i=\dfrac{x}{R}$ e $\sin r=\dfrac{y}{R}$.

Pela lei de Snell:

$n_A\sin i=n_B\sin r$.

Logo,

$\dfrac{n_A}{n_B}=\dfrac{y}{x}$.

Q67

Ondas — Conceitos básicos — Velocidade de propagação

Perfil de uma onda propagando-se em uma corda, ocupando 3,5 metros

Uma corda elástica está inicialmente em repouso na horizontal, com uma de suas extremidades presa a uma parede e a outra segura por uma pessoa. Essa pessoa começa a oscilar sua mão verticalmente e depois de 1,75 s o perfil da corda forma um desenho como o representado na figura:

A velocidade de propagação das ondas nessa corda, nesse intervalo de tempo, é de

A)2,00 m/s.

B)1,75 m/s.

C)1,50 m/s.

D)1,00 m/s.

E)0,75 m/s.

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q67)

Resolução

Em 1,75 s, a frente da perturbação percorreu os 3,5 m indicados na figura.

$v=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{3{,}5}{1{,}75}=2{,}00\text{ m/s}$.

Q68

Eletricidade — Eletrostática — Campo e potencial de um dipolo

Linhas de campo elétrico de um dipolo com os pontos A e B

Na figura, as linhas contínuas orientadas representam as linhas de força do campo elétrico criado por duas cargas elétricas puntiformes de mesmo módulo e de sinais opostos. As retas r e s são paralelas entre si e são tangentes às linhas de força que passam pelos pontos A e B. A reta t passa pelo ponto médio do segmento que liga as cargas.

Sobre as intensidades do campo elétrico ($E$) em A e B e sobre o potencial elétrico ($V$) criados pelas cargas nos pontos A e B, pode-se afirmar que

A)$E_A\mathrel{>}E_B$ e $V_A\mathrel{>}V_B$

B)$E_A=E_B$ e $V_A=V_B$

C)$E_A=E_B$ e $V_A\mathrel{>}V_B$

D)$E_A\mathrel{>}E_B$ e $V_A\mathrel{<}V_B$

E)$E_A=E_B$ e $V_A\mathrel{<}V_B$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q68)

Resolução

Os pontos A e B ocupam posições simétricas no campo do dipolo. Por essa simetria, os módulos dos campos elétricos são iguais:

$E_A=E_B$.

O potencial é uma grandeza escalar. A está do lado da carga positiva e B na posição simétrica do lado da carga negativa, de modo que seus potenciais têm sinais opostos. Assim,

$V_A\mathrel{>}V_B$.

Q69

Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de resistores

Circuito com fonte de 150 V, dois resistores de 200 ohms, duas lâmpadas e duas chaves

O circuito da figura é constituído por um gerador ideal, dois resistores ôhmicos iguais, duas chaves interruptoras $Ch_1$ e $Ch_2$ de resistências desprezíveis, um amperímetro ideal e duas lâmpadas iguais de valores nominais (100 V – 50 W). Os fios e as conexões utilizados para compor o circuito têm resistência elétrica desprezível.

As chaves interruptoras estão inicialmente abertas e não podem ser fechadas simultaneamente. Se a chave $Ch_1$ for fechada, o amperímetro indica $i_1$. Se a chave $Ch_2$ for fechada, o amperímetro indica $i_2$. As intensidades de $i_1$ e $i_2$ são, respectivamente,

A)1,0 A e 1,5 A.

B)0,5 A e 0,5 A.

C)0,5 A e 1,0 A.

D)1,0 A e 0,5 A.

E)1,5 A e 1,0 A.

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q69)

Resolução

Cada lâmpada tem resistência nominal

$R_L=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{50}=200\,\Omega$.

Com $Ch_1$ fechada e $Ch_2$ aberta, as duas lâmpadas de $200\,\Omega$ ficam em paralelo, equivalendo a $100\,\Omega$, em série com o resistor superior de $200\,\Omega$:

$R_{eq1}=300\,\Omega\Rightarrow i_1=\dfrac{150}{300}=0{,}5\text{ A}$.

Com $Ch_2$ fechada e $Ch_1$ aberta, os dois resistores de $200\,\Omega$ ficam em paralelo, equivalendo a $100\,\Omega$, em série com a lâmpada inferior de $200\,\Omega$:

$R_{eq2}=300\,\Omega\Rightarrow i_2=0{,}5\text{ A}$.

Q70

Eletromagnetismo — Força magnética — Força magnética em condutor

Espira quadrada parcialmente imersa em campo magnético antes e depois de fechar a chave

Uma espira metálica quadrada de lado $L$ e resistência elétrica $R$ é pendurada por uma mola plástica de constante elástica $k$ a uma haste fixa. Essa espira está em equilíbrio e parcialmente imersa em uma região onde atua um campo magnético uniforme $\vec B$ perpendicular ao plano da espira, apontado para dentro do plano da figura, como representado na figura 1. Nessa espira, está instalado um gerador ideal de força eletromotriz $E$ e uma chave interruptora Ch, que está inicialmente aberta e impede a circulação de corrente na espira.

Quando a chave é fechada, passa a circular pela espira uma corrente elétrica constante que, ao interagir com o campo magnético, faz com que essa espira sofra um deslocamento vertical $\Delta h$, para baixo, atingindo uma nova posição de equilíbrio, conforme a figura 2.

Considerando as informações fornecidas, a constante elástica da mola plástica pode ser calculada pela expressão:

A)$k=\dfrac{B\,E\,L}{R\,\Delta h}$

B)$k=\dfrac{R\,L}{B\,E\,\Delta h}$

C)$k=\dfrac{B\,E\,\Delta h}{R\,L}$

D)$k=\dfrac{B\,E}{R\,L}$

E)$k=\dfrac{R\,L}{B\,E}$

Gabarito oficial Vunesp — FACISB 2019 (Q70)

Resolução

Ao fechar a chave, a corrente na espira é

$I=\dfrac{E}{R}$.

O trecho horizontal de comprimento $L$ imerso no campo sofre força magnética vertical de módulo

$F_m=BIL=B\dfrac{E}{R}L$.

Na nova posição de equilíbrio, o aumento da força elástica é $k\Delta h$ e equilibra essa força magnética:

$k\Delta h=\dfrac{BEL}{R}$.

$k=\dfrac{BEL}{R\Delta h}$.

FACISB · Medicina 2019 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova