FAMERP 2021 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto
Vestibular 2021 · Prova de Conhecimentos Gerais, questões de Física (Q61-70), mais 6 questões discursivas de Física da Prova de Conhecimentos Específicos — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
aceleração da gravidade: $g = 10\,m/s^2$
Q61
Mecânica — Cinemática — Aceleração Escalar Média
O sangue percorre as grandes artérias do corpo humano com velocidade aproximada de $30{,}00\text{ cm/s}$, e os vasos capilares com velocidade de $0{,}05\text{ cm/s}$. Supondo que o intervalo de tempo para certa massa de sangue ir de uma grande artéria até um vaso capilar seja de 30 s, essa massa de sangue será submetida, nesse deslocamento, a uma aceleração média, em valor absoluto, de aproximadamente
Mecânica — Dinâmica — Plano Inclinado e Leis de Newton
Ao descer uma ladeira plana e inclinada $23{,}5^{\circ}$ em relação à horizontal, um ciclista mantém sua velocidade constante acionando os freios da bicicleta.
(https://br.pinterest.com. Adaptado.)
Considerando que a massa do ciclista e da bicicleta, juntos, seja 70 kg, que a aceleração gravitacional no local seja $10\text{ m/s}^2$, que $\text{sen } 23{,}5^{\circ} = 0{,}40$ e que $\text{cos } 23{,}5^{\circ} = 0{,}92$, a intensidade da resultante das forças de resistência ao movimento que atuam sobre o conjunto ciclista mais bicicleta, na direção paralela ao plano da ladeira, é
A)280 N.
B)nula.
C)640 N.
D)760 N.
E)1750 N.
Gabarito oficial FMRP2001
A
Resolução comentada
Na descida com velocidade constante, a soma das resistências equilibra a componente do peso paralela à rampa.
Em uma sessão de fisioterapia, um paciente executa um movimento lateral com a perna, alongando uma fita elástica, como mostra a figura.
(www.clinicadeckers.com.br. Adaptado.)
A variação da força elástica exercida pela fita sobre a perna do paciente, em função da elongação da fita, é dada pelo gráfico a seguir.
Suponha que a força aplicada pela fita seja sempre perpendicular à superfície da perna do paciente. No deslocamento da posição X, na qual a fita tem elongação 20 cm, até a posição Y, em que a fita tem elongação 60 cm, o valor absoluto do trabalho realizado pela força elástica da fita sobre a perna do paciente é igual a
A)2,0 J.
B)12 J.
C)8,0 J.
D)4,0 J.
E)18 J.
Gabarito oficial FMRP2001
C
Resolução comentada
Entre 0,20 m e 0,60 m, o módulo da área sob o gráfico é o de um trapézio, cujas forças nos extremos são 10 N e 30 N.
O sinal do trabalho depende do sentido relativo entre a força da mola e o deslocamento; o módulo solicitado é 8,0 J.
Q64
Ondulatória — MHS — MHS
Uma mola ideal tem uma de suas extremidades presa em uma parede e a outra conectada a um bloco, ambos colocados sobre uma superfície horizontal, com a mola em seu comprimento natural, como mostra a figura 1. Em seguida, o bloco é deslocado até a posição mostrada na figura 2.
(www.scielo.br. Adaptado.)
No instante $t = 0$, o bloco, ainda na posição mostrada na figura 2, é abandonado, a partir do repouso, e passa a se deslocar em movimento harmônico simples com frequência igual a 20 Hz. A equação que descreve esse movimento no referencial do eixo x, em função do tempo e em unidades do Sistema Internacional de Unidades, é:
A)$x = 0{,}30 + 0{,}45 \text{ sen}\left(40\pi t - \frac{\pi}{2}\right)$
B)$x = 0{,}30 + 0{,}15 \text{ sen}\left(40\pi t + \frac{\pi}{2}\right)$
C)$x = 0{,}30 + 0{,}45 \text{ sen}\left(20\pi t - \frac{\pi}{2}\right)$
D)$x = 0{,}15 \text{ sen}\left(20\pi t - \frac{\pi}{2}\right)$
E)$x = 0{,}45 \text{ sen}\left(20\pi t + \frac{\pi}{2}\right)$
Gabarito oficial FMRP2001
B
Resolução comentada
A posição de equilíbrio é 0,30 m. Determine a amplitude pela posição inicial de soltura.
Termologia — Transmissão de Calor — Propagação do Calor
A exposição do corpo humano a baixas temperaturas pode causar danos à saúde. Por esse motivo, surfistas utilizam roupas especiais quando praticam seu esporte em águas muito frias. A função dessas roupas é
A)transferir calor do meio ambiente para o corpo.
B)armazenar calor e fornecê-lo de volta ao corpo.
C)diminuir o fluxo de calor do corpo para o meio ambiente.
D)estimular a produção de calor pelo corpo.
E)facilitar a dissipação do calor produzido pelo corpo.
Gabarito oficial FMRP2001
C
Resolução comentada
A roupa de neoprene atua como isolante térmico e reduz a transferência de calor do corpo para a água fria.
Ela não produz calor: ajuda a conservar a energia térmica fornecida pelo metabolismo do mergulhador.
Q67
Óptica — Óptica da Visão — Ametropias e Correção
A menor distância a que um objeto pode estar da córnea de um olho humano, de modo a ser visto com nitidez, é denominada ponto próximo. Essa distância se altera com a idade da pessoa, como mostra o gráfico.
(Eduardo A. C. Garcia. Biofísica, 1997.)
Com o aumento da idade, os seres humanos que não têm outras disfunções visuais perdem a capacidade de enxergar com nitidez objetos
A)distantes, e a correção dessa ametropia é feita com o uso de lentes esféricas divergentes.
B)distantes, e a correção dessa ametropia é feita com o uso de lentes cilíndricas convergentes.
C)próximos, e a correção dessa ametropia é feita com o uso de lentes esféricas divergentes.
D)próximos, e a correção dessa ametropia é feita com o uso de lentes esféricas convergentes.
E)próximos, e a correção dessa ametropia é feita com o uso de lentes cilíndricas divergentes.
Gabarito oficial FMRP2001
D
Resolução comentada
Na presbiopia, a capacidade de acomodação do olho diminui. O ponto próximo se afasta e fica mais difícil focalizar objetos próximos.
A correção para a leitura usa lentes convergentes, que auxiliam a formação da imagem na retina.
Q68
Ondulatória — Conceitos Básicos — Período e Frequência
A imagem mostra a onda obtida em um eletrocardiograma.
(www.himaculada.com.br.)
Sabendo que o intervalo de tempo entre o primeiro e o quarto pico é igual a 2,4 segundos, o período e a frequência da onda do eletrocardiograma são, respectivamente,
A)0,8 s e 1,25 Hz.
B)0,6 s e 72 Hz.
C)0,6 s e 36 Hz.
D)0,8 s e 72 Hz.
E)0,6 s e 1,67 Hz.
Gabarito oficial FMRP2001
A
Resolução comentada
Entre o primeiro e o quarto pico há três períodos completos.
$$3T=2{,}4\ \mathrm{s}$$
$$T=\frac{2{,}4}{3}=0{,}8\ \mathrm{s}$$
Calcule a frequência.
$$f=\frac1T=\frac1{0{,}8}=1{,}25\ \mathrm{Hz}$$
Q69
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência Elétrica
O turbilhão, aparelho utilizado em fisioterapia, consiste em um tanque no qual se coloca água ligeiramente aquecida e se produz um turbilhão, similar ao de uma banheira de hidromassagem. No aparelho de determinado fabricante, o aquecimento da água é feito por meio de um elemento resistivo, de resistência elétrica R, que é submetido a uma diferença de potencial U, de modo semelhante ao que ocorre em um chuveiro elétrico. Para reduzir o tempo de aquecimento, o fabricante deseja dobrar a potência empregada no aquecimento. Para isso, ele pode
A)duplicar o valor de U e reduzir o valor de R à metade.
B)duplicar os valores de U e de R.
C)duplicar o valor de U e manter o valor de R.
D)manter o valor de U e dividir por quatro o valor de R.
E)manter o valor de U e duplicar o valor de R.
Gabarito oficial FMRP2001
B
Resolução comentada
A potência dissipada depende do quadrado da tensão e do inverso da resistência.
$$P=\frac{U^2}{R}$$
Ao dobrar a tensão e a resistência, a potência fica:
$$P\prime=\frac{(2U)^2}{2R}=2\frac{U^2}{R}=2P$$
Q70
Física Moderna — Física Quântica — Energia de Fótons e Espectro Eletromagnético
Em certos exames de medicina nuclear, uma substância radioativa é administrada ao paciente que, posteriormente, é acomodado em um aparelho. Quando o elemento radioativo decai, os detectores do aparelho captam parte dos fótons emitidos.
(www.radiologycafe.com. Adaptado.)
Sabe-se que a energia associada a um fóton está relacionada com a frequência da radiação pela expressão $E_f = h \cdot f$, sendo h a constante de Planck, cujo valor é $6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$.
Suponha que o elemento radioativo utilizado em um desses exames seja o tecnécio-99m, que emite radiação cujos fótons têm energia associada de $2{,}24 \times 10^{-14}\text{ J}$, e considere os detectores de radiação sensíveis às faixas de frequência indicadas na tabela.
Detector
Faixa de sensibilidade (Hz)
I
$10^{12}$ a $10^{13}$
V
$10^{14}$ a $10^{15}$
U
$10^{16}$ a $10^{17}$
X
$10^{17}$ a $10^{18}$
G
$10^{19}$ a $10^{20}$
Para que possam captar os fótons emitidos pelo tecnécio-99m, os detectores utilizados no aparelho devem ser do tipo
A)X.
B)G.
C)V.
D)I.
E)U.
Gabarito oficial FMRP2001
B
Resolução comentada
Use a relação entre energia por fóton e frequência.
Compare esse valor com a tabela do espectro: ele pertence à faixa dos raios gama.
Q15
Mecânica — Cinemática — Movimento de Corpos Celestes
Questão discursiva
Em julho de 2020, Estados Unidos, China e Emirados Árabes lançaram missões espaciais não tripuladas a Marte.
a)Para chegar ao planeta, as naves devem percorrer uma distância aproximada de $4{,}80 \times 10^8\text{ km}$ em cerca de 200 dias terrestres. Quantas horas demorará a viagem das naves da Terra até Marte? Qual é a velocidade média, em km/h, desenvolvida pelas naves nessa viagem?
RespostaTempo de viagem = 4800 h; Velocidade média = 100.000 km/h.
b)O período de translação de Marte em torno do Sol é de 1,9 anos terrestres. Considerando as órbitas no mesmo plano e aproximadamente circulares, e que os planetas se movem no mesmo sentido com velocidades angulares constantes, calcule o menor intervalo de tempo, em meses terrestres, entre dois instantes de máxima aproximação entre Marte e Terra.
RespostaIntervalo de aproximação = 76/3 meses (ou aprox. 25,3 meses).
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia Mecânica e Aceleração da Gravidade
Questão discursiva
A missão espacial norte-americana a Marte utilizará paraquedas no procedimento de pouso e transportará um pequeno helicóptero que será usado para sobrevoar a superfície do planeta.
a)Para auxiliar a reduzir a velocidade da nave durante o procedimento de pouso na superfície de Marte, os paraquedas deverão ser abertos quando a nave, de massa aproximadamente igual a 2500 kg, estiver com velocidade de $144\text{ km/h}$. Calcule a energia cinética da nave, em joules, no momento da abertura dos paraquedas.
RespostaEnergia Cinética = 2,0×10⁶ J.
b)Considere que o helicóptero utilizado pela missão possui 1,8 kg de massa e que o raio e a massa de Marte são aproximada e respectivamente iguais à metade e a um décimo do raio e da massa da Terra, cuja aceleração gravitacional na superfície é $10\text{ m/s}^2$. Calcule a energia potencial gravitacional do helicóptero, em joules e em relação à superfície de Marte, quando ele estiver voando 5,0 metros acima da superfície.
RespostaEnergia Potencial = 36 J.
Resolução comentada
a) Converta a velocidade e calcule a energia cinética.
Termologia — Gases Ideais — Gases Ideais e Dilatação Térmica de Superfície
Questão discursiva
A atmosfera de Marte é composta predominantemente por dióxido de carbono e, nas proximidades da superfície, apresenta temperatura média de $-23^{\circ}\text{C}$ e pressão média de 500 Pa.
a)Considerando que o dióxido de carbono seja um gás ideal e que a constante dos gases seja igual a $8{,}3\text{ J/(K}\cdot\text{mol)}$, calcule o volume, em $\text{m}^3$, ocupado por um mol de dióxido de carbono sujeito às condições atmosféricas próximas à superfície de Marte.
RespostaVolume V = 4,15 m³.
b)A nave norte-americana enviada a Marte transporta um veículo que se deslocará pela superfície do planeta. Nesse veículo, foi colocada uma placa de alumínio, de dimensões 8,0 cm por 13 cm quando a $27^{\circ}\text{C}$, com um símbolo em homenagem aos profissionais de saúde que trabalharam no atendimento a pacientes acometidos por covid-19. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é $2{,}2 \times 10^{-5}\text{ }^{\circ}\text{C}^{-1}$, calcule de quantos centímetros quadrados diminuirá a área dessa placa na superfície de Marte, tendo como base a sua área na Terra, à temperatura de $27^{\circ}\text{C}$.
RespostaDiminuirá 0,2288 cm².
Resolução comentada
a) Converta a temperatura para kelvin e aplique a equação do gás.
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisões Bidimensionais e Atrito
Questão discursiva
Em um local em que a aceleração gravitacional é igual a $10\text{ m/s}^2$, uma esfera, A, desliza por uma superfície plana e horizontal ao longo do eixo x de um sistema de referência, no sentido positivo. Em certo instante, ela colide com duas esferas, B e C, inicialmente em repouso. Após a colisão, a esfera A para, e as esferas B e C passam a se mover nas direções indicadas na figura.
a)Sabendo que a esfera A tem massa 0,80 kg e que, devido exclusivamente à ação da força de atrito, antes da colisão ela estava sujeita a uma aceleração de $2{,}0\text{ m/s}^2$, no sentido negativo do eixo x, calcule a intensidade dessa força, em newtons, e o coeficiente de atrito entre a esfera A e a superfície do plano.
RespostaForça de Atrito = 1,6 N; Coeficiente de Atrito = 0,20.
b)Sabendo que a intensidade da quantidade de movimento da esfera A, imediatamente antes da colisão, era $8{,}0\text{ kg}\cdot\text{m/s}$, que a intensidade da quantidade de movimento da esfera B imediatamente após a colisão era $6{,}0\text{ kg}\cdot\text{m/s}$, que $\text{sen } \theta = 0{,}6$ e que $\text{cos } \theta = 0{,}8$, calcule o valor das componentes da quantidade de movimento da esfera C nos eixos x e y, em $\text{kg}\cdot\text{m/s}$, imediatamente após a colisão.
RespostaComponentes de C: x = 3,2 kg·m/s; y = 3,6 kg·m/s.
Resolução comentada
a) A força de atrito é responsável pela desaceleração da esfera.
Óptica — Reflexão e Espelhos — Reflexão e Foco em Espelhos Côncavos
Questão discursiva
A figura mostra um objeto luminoso colocado sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, que obedece às condições de Gauss, e dois raios de luz, 1 e 2, que partem do objeto e incidem na superfície refletora do espelho.
Considere que o raio 1 seja paralelo ao eixo principal do espelho e que os pontos C, F e V correspondam, respectivamente, ao centro de curvatura, ao foco principal e ao vértice do espelho.
a)Esboce as trajetórias dos raios 1 e 2 após refletirem no espelho (apenas descrição textual em caso da impossibilidade do desenho físico).
RespostaRaio 1 atinge e reflete decaindo rumo e cortando perfeitamente por cima do ponto focal (F). Raio 2, como cruza o Centro (C), incide e estagna rebatendo estritamente de volta sobre a própria linha reta anterior originária de percurso.
b)Sabendo que a distância focal do espelho é 30 cm, que a distância do objeto ao espelho é 90 cm e que a altura do objeto é 6,0 cm, calcule a distância da imagem ao espelho e a altura da imagem, ambas em centímetros.
RespostaDistância da imagem = 45 cm; Altura da imagem = 3,0 cm (invertida).
Resolução comentada
a) O raio paralelo ao eixo principal reflete passando pelo foco. O raio que passa pelo centro de curvatura reflete sobre sua própria trajetória.
A imagem é invertida e tem altura de módulo 3,0 cm.
Q20
Eletricidade — Eletrodinâmica — Geradores em série e resistividade
Questão discursiva
Quatro baterias ideais e idênticas são associadas em série e ligadas a um condutor de comprimento $2{,}0\ \mathrm{m}$ e área da seção transversal $1{,}2\times10^{-7}\ \mathrm{m^2}$, enrolado em forma de espiral, como mostra a figura.
Nesse circuito, a diferença de potencial entre as extremidades do condutor é de $12\ \mathrm{V}$ e a corrente elétrica que o atravessa é de $1{,}5\ \mathrm{A}$.
a)Determine a força eletromotriz de cada bateria, em volts, e a intensidade da corrente elétrica que a atravessa, em ampères.
