UNICID Medicina 2018 — Física resolvida

Q51

Cinemática — Análise de gráfico velocidade × distância

O gráfico mostra a variação da velocidade em função da distância percorrida por três atletas, X, Y e Z, em corridas de 100 m.

Gráfico da velocidade em função da distância para os atletas X, Y e Z

A)o atleta X desenvolveu movimento retardado entre 50 m e 60 m.

B)os três atletas desenvolveram movimento retardado entre 60 m e 80 m.

C)os três atletas desenvolveram movimento acelerado entre 40 m e 60 m.

D)o atleta Y desenvolveu a maior aceleração entre 60 m e 80 m.

E)o atleta Z desenvolveu movimento retardado entre 70 m e 80 m.

Alternativa correta

C

Resolução

Entre 40 m e 60 m, as três curvas são crescentes: a velocidade de X, Y e Z aumenta à medida que a distância aumenta.

Como os atletas se deslocam no sentido positivo e $a=v\,\dfrac{dv}{ds}$, o aumento de $v$ com $s$ implica aceleração positiva nesse trecho.

Assim, os três atletas desenvolvem movimento acelerado entre 40 m e 60 m.

Q52

Dinâmica — Teorema da energia cinética

Partindo do repouso, um carro de Fórmula 1 atingiu a velocidade de 180 km/h após percorrer 120 m em uma pista plana e horizontal. Considerando que a massa do carro era 720 kg, a intensidade média da força resultante que atuou sobre o carro nesse movimento foi de

A)$7{,}5\times10^{1}\text{ N}$.

B)$1{,}5\times10^{4}\text{ N}$.

C)$1{,}5\times10^{2}\text{ N}$.

D)$3{,}7\times10^{3}\text{ N}$.

E)$7{,}5\times10^{3}\text{ N}$.

Alternativa correta

E

Resolução

A velocidade final é

$180\text{ km/h}=50\text{ m/s}$.

Pelo teorema da energia cinética, o trabalho da força resultante média é igual à variação da energia cinética:

$F_{\text{méd}}\,\Delta s=\Delta K=\dfrac12mv^2$.

$F_{\text{méd}}=\dfrac{\frac12\cdot720\cdot50^2}{120}=7{,}5\times10^3\text{ N}$.

Q53

Estática — Momento de uma força

Para soltar os parafusos que prendem os pneus de uma van, uma pessoa colocou um cano na chave de rodas, aumentando a distância entre a força aplicada e o parafuso a ser solto.

Esse artifício facilita soltar o parafuso porque

Imagem de uma chave de rodas com um cano usado para aumentar o braço de alavanca

A)diminui a intensidade do momento da força aplicado sobre o parafuso.

B)aumenta o ângulo de rotação necessário para soltar o parafuso.

C)diminui a força de atrito que prende o parafuso.

D)aumenta a intensidade do momento da força aplicado sobre o parafuso.

E)diminui o ângulo de rotação necessário para soltar o parafuso.

Alternativa correta

D

Resolução

O módulo do momento de uma força em relação ao eixo do parafuso é

$\tau=F\,d_{\perp}$.

Ao colocar o cano, aumenta-se o braço de alavanca $d_{\perp}$. Para a mesma força aplicada, o torque aumenta, facilitando a rotação do parafuso.

Q54

Hidrostática — Princípio de Pascal

Uma seringa cheia de água teve o canal de saída bloqueado por uma pequena esfera de borracha, como mostra a figura.

Considere que a água seja incompressível, que a seringa não se deforme, que o atrito entre o êmbolo e a superfície da seringa seja desprezível, que o diâmetro do êmbolo seja 24 mm, que o diâmetro do canal de saída seja 4,0 mm e que a máxima força de atrito entre a esfera e as paredes da seringa seja 2,0 N. A intensidade mínima da força $F$ que deve ser aplicada ao êmbolo para desobstruir a saída é de

Esquema de uma seringa cheia de água com o canal de saída bloqueado por uma esfera de borracha

A)12 N.

B)48 N.

C)72 N.

D)160 N.

E)192 N.

Alternativa correta

C

Resolução

Pelo princípio de Pascal, a pressão aplicada ao êmbolo é transmitida à saída:

$\dfrac{F}{A_e}=\dfrac{2{,}0}{A_s}$.

Como a área circular é proporcional ao quadrado do diâmetro,

$\dfrac{A_e}{A_s}=\left(\dfrac{24}{4}\right)^2=36$.

Logo,

$F=2{,}0\cdot36=72\text{ N}$.

Q55

Termologia — Dilatação volumétrica

A figura mostra um termômetro a álcool, cujo coeficiente de dilatação volumétrica vale $1{,}2\times10^{-3}\ ^\circ\text{C}^{-1}$.

Quando a temperatura desse termômetro varia de 0 ºC para 50 ºC, o álcool contido no seu interior sofre uma dilatação de $2{,}4\times10^{-2}\text{ cm}^3$. A quantidade de álcool existente nesse termômetro à temperatura de 0 ºC é

A)$0{,}40\text{ cm}^3$.

B)$1{,}05\text{ cm}^3$.

C)$0{,}86\text{ cm}^3$.

D)$1{,}20\text{ cm}^3$.

E)$0{,}53\text{ cm}^3$.

Alternativa correta

A

Resolução

Na dilatação volumétrica,

$\Delta V=\beta V_0\Delta T$.

$V_0=\dfrac{2{,}4\times10^{-2}}{(1{,}2\times10^{-3})\cdot50}=0{,}40\text{ cm}^3$.

Q56

Termodinâmica — Transformação isotérmica

Analise o gráfico que representa uma transformação isotérmica AB sofrida por certa massa de gás ideal.

Considerando que a área destacada sob a curva vale 8640 J, é correto afirmar que nessa transformação a quantidade de calor trocada entre o gás e o meio

Diagrama pressão versus volume de uma transformação isotérmica de A para B

A)vale 8640 J e o gás perdeu calor.

B)é nula.

C)vale 4320 J e o gás recebeu calor.

D)vale 4320 J e o gás perdeu calor.

E)vale 8640 J e o gás recebeu calor.

Alternativa correta

E

Resolução

Para um gás ideal em transformação isotérmica, a energia interna não varia:

$\Delta U=0$.

A área sob a curva no diagrama $P\times V$ representa o trabalho realizado pelo gás. Como há expansão de A para B,

$W=+8640\text{ J}$.

Pela primeira lei da Termodinâmica, $\Delta U=Q-W$. Assim, com $\Delta U=0$, temos $Q=W=8640\text{ J}$: o gás recebeu calor.

Q57

Óptica — Hipermetropia e vergência

Em uma consulta oftalmológica, um paciente foi diagnosticado como hipermetrope e, para sua correção visual, foi prescrita uma lente de 2,0 di. A lente prescrita é

A)divergente, com distância focal igual a 0,50 m.

B)convergente, com distância focal igual a 0,50 m.

C)divergente, com distância focal igual a 2,0 m.

D)convergente, com distância focal igual a 2,0 m.

E)divergente, com distância focal igual a 0,20 m.

Alternativa correta

B

Resolução

A hipermetropia é corrigida com lente convergente, portanto sua vergência é positiva.

Como

$V=\dfrac1f$

com $V=2{,}0\text{ di}$, resulta

$f=\dfrac1{2{,}0}=0{,}50\text{ m}$.

Q58

Ondulatória — Sonar e equação fundamental das ondas

Uma das utilizações do sonar em embarcações é o mapeamento do fundo do mar. Para isso, ondas sonoras são emitidas para o fundo do oceano e as ondas refletidas são captadas. A partir do intervalo de tempo entre a emissão e a captação das ondas refletidas, a profundidade local é determinada.

Considere que em um mapeamento realizado por um sonar as ondas emitidas tenham frequência igual a $3{,}0\times10^5\text{ Hz}$, que essas ondas se propaguem na água do mar com comprimento de onda igual a $5{,}0\times10^{-3}\text{ m}$ e velocidade constante e que o tempo decorrido entre a emissão e a recepção dessas ondas seja 8,0 s. A profundidade do mar na região em que esse sonar se encontra é igual a

Esquema de uma embarcação utilizando sonar para mapear o fundo do mar

A)$3{,}7\times10^3\text{ m}$.

B)$1{,}9\times10^2\text{ m}$.

C)$1{,}0\times10^4\text{ m}$.

D)$6{,}0\times10^3\text{ m}$.

E)$4{,}5\times10^3\text{ m}$.

Alternativa correta

D

Resolução

A velocidade da onda sonora na água é

$v=f\lambda=(3{,}0\times10^5)(5{,}0\times10^{-3})=1{,}5\times10^3\text{ m/s}$.

Os 8,0 s correspondem ao percurso de ida e volta. Logo, a profundidade é metade da distância total percorrida:

$h=\dfrac{vt}{2}=\dfrac{1{,}5\times10^3\cdot8{,}0}{2}=6{,}0\times10^3\text{ m}$.

Q59

Eletrostática — Força elétrica e sentido do campo

Um elétron colocado em um ponto do campo elétrico fica sujeito a uma força de natureza elétrica de intensidade $F$, com direção vertical e sentido para cima. Um próton, colocado nesse mesmo ponto, fica sujeito a uma força elétrica de intensidade

A)$F$, com direção vertical e sentido para baixo.

B)$2F$, com direção vertical e sentido para baixo.

C)$\dfrac{F}{2}$, com direção vertical e sentido para cima.

D)$F$, com direção vertical e sentido para cima.

E)$2F$, com direção vertical e sentido para cima.

Alternativa correta

A

Resolução

A força elétrica é dada por $\vec F=q\vec E$.

Como o elétron tem carga negativa e sua força aponta para cima, o campo elétrico nesse ponto aponta para baixo.

O próton tem carga positiva de mesmo módulo $e$. Portanto, sua força tem o mesmo módulo $F$ e o mesmo sentido do campo: vertical para baixo.

Q60

Eletrodinâmica — Gerador real, potência e associação em série

O esquema mostra um circuito elétrico composto por um resistor ôhmico, uma lâmpada de características 6,0 V – 3,0 W e uma bateria, cuja curva característica está representada no gráfico.

Considerando que os fios de ligação do circuito tenham resistência elétrica desprezível e que a diferença de potencial entre os terminais da lâmpada seja 6,0 V, a resistência elétrica do resistor vale

Circuito com bateria, resistor e lâmpada, acompanhado da curva característica da bateria

A)$8{,}4\ \Omega$.

B)$10{,}2\ \Omega$.

C)$11{,}6\ \Omega$.

D)$12{,}0\ \Omega$.

E)$6{,}0\ \Omega$.

Alternativa correta

C

Resolução

A corrente na lâmpada é determinada por sua potência nominal:

$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{3{,}0}{6{,}0}=0{,}50\text{ A}$.

Da curva característica da bateria, a força eletromotriz é $\mathcal{E}=12\text{ V}$ e a corrente de curto-circuito é $30\text{ A}$. Logo, sua resistência interna vale

$r=\dfrac{\mathcal{E}}{I_{cc}}=\dfrac{12}{30}=0{,}40\ \Omega$.

Na corrente de $0{,}50\text{ A}$, a tensão nos terminais da bateria é

$U=\mathcal{E}-rI=12-0{,}40\cdot0{,}50=11{,}8\text{ V}$.

Como resistor e lâmpada estão em série, no resistor ficam

$U_R=11{,}8-6{,}0=5{,}8\text{ V}$.

Assim,

$R=\dfrac{U_R}{I}=\dfrac{5{,}8}{0{,}50}=11{,}6\ \Omega$.

UNICID · Medicina 2018

Dados da prova