Santa Casa · 2023 · CG — Prova de Física — Método TEF
Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo
Vestibular de Medicina, 1º semestre de 2023 · Prova de Conhecimentos Gerais, questões de Física (Q61-Q70) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
aceleração da gravidade: $g = 10\,m/s^2$
índice de refração absoluto do ar: $n_{Ar} = 1$
Q61
Física Geral — Grandezas e Unidades — Análise de gráficos
O exame de espirometria consiste em medir o volume de ar que entra e sai dos pulmões. O gráfico apresenta o resultado de uma espirometria realizada durante uma manobra expiratória forçada, indicando o volume de ar expirado em função do tempo. O coeficiente angular da reta tangente à curva desse gráfico fornece, no instante correspondente ao ponto de tangência, o valor
A)da velocidade do ar que sai dos pulmões, em metros por segundo
B)do volume de ar ainda existente nos pulmões, em litros
C)da aceleração do ar que sai dos pulmões, em metros por segundo ao quadrado
D)do volume de ar já expirado, em litros
E)do fluxo de ar que sai dos pulmões, em litros por segundo
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
O eixo vertical indica volume de ar, em litros, e o horizontal indica tempo, em segundos. A inclinação da reta tangente representa o volume expirado por unidade de tempo no instante considerado.
Usando dois pontos da própria reta tangente, sua inclinação tem a forma:
A grandeza é a vazão, ou fluxo de ar expirado. Não é o volume acumulado nem a duração da expiração.
Q62
Mecânica — Cinemática — Frenagem
A distância de frenagem é a mínima distância que um veículo percorre para conseguir parar completamente antes de atingir um obstáculo. Essa distância é a soma da distância de reação, que é a distância percorrida entre o instante que o condutor avista o obstáculo e o instante em que aciona o sistema de freios do veículo, com a distância de parada, que é a distância percorrida pelo veículo após o acionamento dos freios até sua parada total. A figura representa a distância de frenagem típica para um automóvel que trafega com velocidade de 112 km/h, que corresponde a, aproximadamente, 30 m/s. Considerando que o veículo percorra a distância de reação em movimento uniforme e a distância de parada em movimento uniformemente variado, a aceleração escalar do veículo, durante a distância de parada, é de, aproximadamente,
A)6,0 m/s 2
B)7,5 m/s2
C)2,5 m/s2
D)4,7 m/s2
E)12,0 m/s2
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
Na distância de parada ($\approx75$ m), o veículo desacelera uniformemente da velocidade de $30$ m/s até parar ($v=0$).
Mecânica — Trabalho e energia — Energia do pêndulo
A figura representa um pêndulo simples que oscila em um plano vertical entre os pontos X e Z, passando por Y, ponto mais baixo de sua trajetória. No gráfico, estão representadas as energias potencial gravitacional, cinética e mecânica desse pêndulo, em função de sua posição e em relação ao nível do ponto Y. Desprezando as forças dissipativas, as linhas azul, marrom e vermelha indicam, respectivamente, as energias
A)potencial gravitacional, mecânica e cinética
B)mecânica, cinética e potencial gravitacional
C)cinética, potencial gravitacional e mecânica
D)potencial gravitacional, cinética e mecânica
E)cinética, mecânica e potencial gravitacional
Gabarito oficial
C
Resolução comentada
A energia mecânica se conserva (forças dissipativas desprezadas), sendo constante em toda a trajetória — corresponde à linha vermelha (reta horizontal).
A energia potencial gravitacional é máxima nos extremos X e Z (maior altura) e nula em Y (ponto mais baixo) — corresponde à curva marrom, alta nas bordas e mínima no centro.
A energia cinética é nula em X e Z (velocidade zero nos extremos) e máxima em Y (velocidade máxima no ponto mais baixo) — corresponde à curva azul, baixa nas bordas e máxima no centro.
Logo, azul, marrom e vermelha correspondem, respectivamente, às energias cinética, potencial gravitacional e mecânica.
Q64
Mecânica — Hidrostática — Empuxo
Uma esfera oca de ferro de peso 7,8 N é colocada em água, ficando totalmente submersa e sujeita a um empuxo de intensidade 3,0 N.Desprezando o peso do ar contido no interior dessa esfera, considerando g = 10 m/s 2 e as massas específicas da água e do ferro, respectivamente, iguais a 1,0 × 103 kg/m3 e 7,8 × 103 kg/m3, o volume da parte oca dessa esfera é igual a
A)200 cm3
B)20 cm3
C)30 cm3
D)100 cm3
E)300 cm3
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
Como a esfera fica totalmente submersa, o empuxo corresponde ao peso de água deslocada por todo o seu volume externo: $$E=\rho_{\text{água}}\,g\,V_{\text{total}} \Rightarrow V_{\text{total}}=\dfrac{E}{\rho_{\text{água}}\,g}=\dfrac{3{,}0}{1{,}0\times10^3\times10}=3{,}0\times10^{-4}\,m^3=300\,cm^3.$$
A massa de ferro presente é $$m=\dfrac{P}{g}=\dfrac{7{,}8}{10}=0{,}78\ \text{kg}$$ $$=780\ \text{g},$$e o volume ocupado por esse ferro maciço é $$V_{\text{ferro}}=\dfrac{m}{\rho_{\text{ferro}}}=\dfrac{780}{7{,}8}=100\,cm^3.$$
O volume da parte oca é a diferença entre o volume total (externo) e o volume de ferro: $$V_{\text{oco}}=300-100=200\,cm^3.$$
Q65
Mecânica — Cinemática — Gravidade artificial
A ausência de gravidade será um dos grandes problemas durante possíveis viagens espaciais para outros planetas, pois causa perda de massa muscular, perda de cálcio dos ossos, perda de imunidade e, nos primeiros dias no espaço, o deslocamento do sangue para a parte superior do corpo. Uma solução já cogitada para esse problema é produzir “gravidade artificial”, o que pode ser feito por meio de um compartimento rotativo que produza uma aceleração que simule o efeito do peso sobre os astronautas. (https://planeta.rio. Adaptado.) Considere uma estrutura rotatória de forma cilíndrica na qual se pretenda produzir uma aceleração centrípeta de mesmo módulo que a aceleração da gravidade terrestre, de 9,8 m/s 2, em um ponto que esteja a 20 m de distância do eixo longitu - dinal dessa estrutura. Para isso, esse cilindro deve girar em torno desse eixo com velocidade angular de
A)1,40 rad/s
B)0,70 rad/s
C)2,04 rad/s
D)1,86 rad/s
E)0,35 rad/s
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
Para produzir uma aceleração centrípeta igual à da gravidade a $20$ m do eixo: $$a_{cp}=\omega^2 r \Rightarrow \omega=\sqrt{\dfrac{a_{cp}}{r}}=\sqrt{\dfrac{9{,}8}{20}}=\sqrt{0{,}49}=0{,}70$$ rad/s.
Q66
Termologia — Calorimetria — Potência e calor sensível
O sistema de controle de temperatura da água de um aquário está regulado para, quando necessário, elevá-la em 2,0 ºC, com um aquecedor de 42 W. Nesse aquário, há 36 litros de água, cuja densidade é 1,0 kg/L e cujo calor específico é $4{,}2\times10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot{}^\circ\text{C)}$. Considerando que todo calor gerado pelo aquecedor é transferido para a água e desprezando as perdas de calor, o intervalo de tempo que esse aquecedor deve permanecer ligado para aquecer, em 2,0 ºC, a água desse aquário é de
A)30 min
B)90 min
C)60 min
D)75 min
E)120 min
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
O calor necessário para elevar a temperatura da água é $$Q=m\,c\,\Delta T.$$
A massa de água é $$m=\rho V=1{,}0\,kg/L\times36\,L=36\ \text{kg}.$$
Como toda a potência do aquecedor é convertida em calor, $$t=\dfrac{Q}{P}=\dfrac{3{,}024\times10^5}{42}=7200\ \text{s}$$ $$=120$$ min.
Q67
Óptica — Princípios da óptica — Eclipse lunar
No dia 14 de outubro de 2023 ocorrerá um eclipse solar anular que será visível do Nordeste do Brasil. Considerando que o período de rotação da Lua em torno da Terra é de 28 dias, ainda em outubro de 2023 ocorrerá um eclipse lunar no dia
A)17
B)28
C)7
D)11
E)21
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
Um eclipse lunar só ocorre na Lua cheia, que acontece meio ciclo (meia volta da Lua ao redor da Terra) após a Lua nova — e um eclipse solar só ocorre na Lua nova, como o eclipse anular do dia $14$.
Meio período de $28$ dias corresponde a $14$ dias.
Contando a partir do dia $14$: $$14+14=28.$$
Logo, o eclipse lunar ocorre no dia $28$ de outubro.
Q68
Ondas — Conceitos básicos — Pulsos periódicos
A Estimulação Elétrica Nervosa Transcutânea (TENS) é um procedimento de fisioterapia no qual são aplicados impulsos elétricos na pele. Em certa modalidade de TENS, são aplicados grupos de pulsos de frequência 2 000 Hz com duração de 10 ms, com pausa também de 10 ms entre eles, conforme mostrado na figura. O número de pulsos em cada grupo é de
A)50
B)100
C)5
D)20
E)2
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
Cada grupo de pulsos dura $10$ ms, com frequência de $2\,000$ Hz — ou seja, $2\,000$ pulsos ocorreriam em $1$ segundo inteiro.
Em $10$ ms $$=0{,}010\ \text{s},$$o número de pulsos é $$N=f\times t=2\,000\times0{,}010=20$$ pulsos.
Q69
Eletricidade — Eletrodinâmica — LED
Analise a figura que representa a curva característica de certo tipo de LED. Um LED desse tipo foi associado em série com um resistor ôhmico de resistência 330 Ω e esse conjunto foi ligado aos terminais de uma bateria ideal. Nessa situação, a intensida - de da corrente elétrica que se estabeleceu no circuito foi de 20 mA. A força eletromotriz dessa bateria é igual a
A)3,6 V
B)6,6 V
C)9,0 V
D)2,4 V
E)4,2 V
Gabarito oficial
C
Resolução comentada
Pela curva característica do LED, quando a corrente é $20$ mA, a tensão sobre o LED é de aproximadamente $2{,}4$ V (leitura direta do gráfico).
No circuito em série, a força eletromotriz da bateria se distribui entre o LED e o resistor: $$\varepsilon=V_{\text{LED}}+R\,i=2{,}4+330\times0{,}020=2{,}4+6{,}6=9{,}0\ \text{V}.$$
Q70
Física moderna — Física quântica — Efeito fotoelétrico
Albert Einstein é muito conhecido por ter elaborado a Teoria da Relatividade, mas o trabalho que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921 foi sobre o efeito fotoelétrico. Esse efeito consiste
A)na emissão de elétrons por uma superfície metálica quando é atingida por radiação eletromagnética
B)na emissão de luz pelos LEDs quando são percorridos por corrente elétrica
C)na emissão de luz por um metal aquecido, como ocorre nas lâmpadas incandescentes
D)na emissão de elétrons pelo núcleo atômico (radiação beta menos) quando é atingido por radiação luminosa
E)na emissão de luz por um gás quando é atingido por elé- trons, como ocorre nas lâmpadas fluorescentes
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica quando esta é atingida por radiação eletromagnética (luz) de frequência suficientemente alta — foi essa explicação, proposta por Einstein com base na quantização da luz em fótons, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de 1921.
