← Voltar às edições FMABC

FMABC 2013

Faculdade de Medicina do ABC

Vestibular 2013 · questões de Física (Q16-20) — resolução comentada Método TEF.

Q16
Termodinâmica — Ciclo de Carnot

Determinada máquina térmica foi projetada para operar realizando o ciclo de Carnot. Quando em operação, o trabalho útil fornecido pela máquina, a cada ciclo, é de 3200 J. As temperaturas das fontes térmicas são 427 °C e 77 °C, respectivamente. Nestas condições, a quantidade de calor retirada da fonte quente, a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria e o rendimento da máquina térmica são, respectivamente, iguais a:

Adote 4 J = 1 cal

A)3900 J, 700 J, 82%
B)6400 J, 3200 J, 50%
C)3200 J, 6400 J, 50%
D)700 J, 3900 J, 82%
E)1600 J, 3200 J, 50%

Gabarito

B
Resolução

Para uma máquina de Carnot, $\eta=1-T_f/T_q$. Em kelvin, $T_q=700$ K e $T_f=350$ K, portanto $\eta=0{,}50$.

Como $\eta=W/Q_q$, temos $Q_q=3200/0{,}50=6400$ J. Pela conservação da energia, $Q_f=Q_q-W=3200$ J. Resposta B.

Q17
Óptica — Refração

O designer mexicano José de la O criou uma esfera anti-mosca ecologicamente correta, baseada em uma técnica antiga usada tradicionalmente em comércios de alimentos ao ar livre: a refração da água. A utilização de sacos plásticos cheios de água, pendurados no teto de quiosques nas ruas, é uma forma de espantar as moscas para longe na maioria dos mercados urbanos de alimentos.

Foi pensando nisso que o designer mexicano criou a esfera anti-mosca e a colocou à venda pela internet. O conceito tem como tese a refração, que pode confundir algumas espécies de insetos, especialmente a mosca, que conta com um conjunto de olhos imensamente sensíveis, os quais permitem que vejam simultaneamente em múltiplas direções. O senso de direção destes animais baseia-se na direção da qual provém a luz do sol e, de acordo com entomologistas, a luz refratada confunde o inseto e ele foge.

Esfera anti-mosca baseada no fenômeno da refração

O texto faz referência a um fenômeno óptico que foi explorado pelo designer mexicano. Esse fenômeno é percebido todas as vezes que a luz, ao atravessar de um meio homogêneo e transparente, de índice de refração $n_1$, para outro meio homogêneo e transparente, de índice de refração $n_2$, tal que $n_1\ne n_2$,

A)sempre sofrerá um desvio em sua direção de propagação.
B)sempre sofrerá uma alteração em seu comprimento de onda e na sua direção de propagação.
C)sempre sofrerá uma alteração em sua frequência.
D)sempre sofrerá uma variação em sua velocidade de propagação.
E)nunca sofrerá um desvio em sua direção e nem em sua velocidade de propagação.

Gabarito

D
Resolução

Como $n=c/v$, meios com índices de refração diferentes apresentam velocidades de propagação diferentes para a luz. A frequência não muda na passagem de um meio para outro, e o desvio angular não ocorre na incidência normal. Logo, a única afirmação sempre válida é a alteração da velocidade. Resposta D.

Q18
Mecânica — Plano Inclinado

Considere um escorregador radical constituído de uma mega rampa de 31,25 m de altura e que forma com o plano horizontal 30°. Para escorregar, a partir do repouso, as pessoas devem vestir roupas especialmente desenvolvidas com materiais revolucionários que reduzem o atrito com a plataforma da rampa e com o ar a valores desprezíveis. Qual o intervalo de tempo gasto para as pessoas escorregarem do topo até a base da rampa?

Adote para o módulo da aceleração da gravidade o valor de 10 m/s².

Escorregador em plano inclinado de 30 graus e altura 31,25 m
A)5,0 s
B)4,0 s
C)3,5 s
D)3,0 s
E)2,5 s

Gabarito

A
Resolução

O comprimento da rampa é $L=h/\sin30°=31{,}25/0{,}5=62{,}5$ m. Sem atrito, a aceleração ao longo da rampa é $a=g\sin30°=5$ m/s².

Partindo do repouso, $L=at^2/2$. Assim, $62{,}5=2{,}5t^2$, de onde $t=5{,}0$ s. Resposta A.

Q19
Eletrodinâmica — Gerador Real

Observe o circuito abaixo. Quando a chave seletora (ch) está posicionada em X, o amperímetro ideal (A) registra 1,5 A. Quando mudamos a chave seletora para a posição Y, o amperímetro passa a registrar 1,2 A. Determine a fem (força eletromotriz) $E$ da bateria.

Circuito com bateria de resistência interna r, resistores de 10 ohms e 4 ohms e chave seletora
A)3 V
B)6 V
C)12 V
D)18 V
E)24 V

Gabarito

E
Resolução

Na posição X, a resistência externa é 10 Ω: $E=1{,}5(10+r)$. Na posição Y, a resistência externa é $10+4=14$ Ω: $E=1{,}2(14+r)$.

Igualando: $15+1{,}5r=16{,}8+1{,}2r$, então $r=6$ Ω. Logo, $E=1{,}5(16)=24$ V. Resposta E.

Q20
Estática dos Fluidos — Pressão

Acupuntura é um processo terapêutico por meio do qual o estímulo provocado pela penetração de agulhas ou de outros instrumentos em áreas de grande concentração de terminações nervosas libera vários neurotransmissores no sistema nervoso central. Esses neurotransmissores liberados geram vários efeitos, tais como: analgésico, relaxante muscular, anti-inflamatório, ansiolítico e antidepressivo leves. Pesquisas arqueológicas realizadas na China evidenciam que a acupuntura começou há aproximadamente 4.000 a 5.000 anos.

Considerando que a pressão necessária para perfuração superficial da pele humana é de $P=2{,}0\times10^7$ N/m², e que a força mínima exercida pelo acupunturista para a inserção de cada agulha é de 0,9 N, determine a espessura da agulha utilizada. Adote $\pi=3$.

Agulhas utilizadas em acupuntura
A)0,24 mm
B)0,12 mm
C)1,2 mm
D)0,102 mm
E)1,02 mm

Gabarito

A
Resolução

Da definição de pressão, $P=F/A$, então $A=F/P=0{,}9/(2{,}0\times10^7)=4{,}5\times10^{-8}$ m².

Para a seção circular, $A=\pi d^2/4$. Com $\pi=3$, resulta $d=\sqrt{4A/3}=\sqrt{6\times10^{-8}}\approx2{,}45\times10^{-4}$ m $=0{,}245$ mm. Portanto, aproximadamente 0,24 mm. Resposta A.

↑ Voltar ao topo