UNICID Medicina 2019 — Física resolvida

Q51

Cinemática — Conversão de unidades e razão de velocidades

A velocidade com que um caramujo se desloca é aproximadamente 1 mm/s e a velocidade de um avião em voo de cruzeiro é aproximadamente 900 km/h. A razão entre a velocidade do avião e a velocidade do caramujo, ambas na mesma unidade, é

A)$2{,}50\times10^6$.

B)$3{,}24\times10^3$.

C)$2{,}50\times10^2$.

D)$2{,}50\times10^5$.

E)$3{,}24\times10^6$.

Alternativa correta

D

Resolução

Primeiro, colocamos as velocidades na mesma unidade. Para o avião:

$900\text{ km/h}=\dfrac{900}{3{,}6}=250\text{ m/s}$.

Para o caramujo:

$1\text{ mm/s}=1\times10^{-3}\text{ m/s}$.

Logo, a razão pedida é

$\dfrac{250}{1\times10^{-3}}=2{,}50\times10^5$.

Q52

Cinemática — Velocidade relativa

Um observador, parado na plataforma de uma estação ferroviária, vê um trem A passar por um dos lados da plataforma com velocidade de 8,0 m/s e, no lado oposto, um trem B passar em sentido contrário ao do trem A.

Se um passageiro sentado no trem A vê um passageiro sentado no trem B se deslocar com velocidade de 18 m/s, o observador parado na plataforma vê o trem B se deslocar com velocidade de

Esquema dos trens A e B movendo-se em sentidos contrários em lados opostos de uma plataforma

A)10 m/s.

B)13 m/s.

C)20 m/s.

D)26 m/s.

E)16 m/s.

Alternativa correta

A

Resolução

Como os trens se movem em sentidos contrários, o módulo da velocidade relativa é a soma dos módulos:

$v_{B/A}=v_A+v_B$.

Assim,

$18=8{,}0+v_B\Rightarrow v_B=10\text{ m/s}$.

Q53

Dinâmica — Segunda Lei de Newton

Um foguete tem massa de $3{,}0\times10^5\text{ kg}$, considerada constante nos primeiros instantes após o lançamento. Nesses instantes, o foguete recebe uma força propulsora constante de $1{,}5\times10^7\text{ N}$.

Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s² e supondo que inicialmente apenas as forças propulsora e peso atuam no foguete, a aceleração a que ele fica sujeito nos primeiros instantes após o lançamento é

Foguete submetido à força propulsora para cima e ao peso para baixo

A)40 m/s².

B)10 m/s².

C)60 m/s².

D)15 m/s².

E)50 m/s².

Alternativa correta

A

Resolução

O peso do foguete vale

$P=mg=3{,}0\times10^5\cdot10=3{,}0\times10^6\text{ N}$.

A força resultante vertical, para cima, é

$F_R=F_p-P=1{,}5\times10^7-3{,}0\times10^6=1{,}2\times10^7\text{ N}$.

Pela Segunda Lei de Newton:

$a=\dfrac{F_R}{m}=\dfrac{1{,}2\times10^7}{3{,}0\times10^5}=40\text{ m/s}^2$.

Q54

Energia mecânica — Energia potencial elástica

As figuras mostram três molas idênticas. Cada uma dessas molas possui uma de suas extremidades presa a um peso e a outra extremidade presa a uma barra horizontal. O peso do objeto sustentado pelo conjunto de molas da figura 2 é quatro vezes maior que o peso do objeto sustentado pela mola da figura 1.

Considerando que a energia potencial elástica armazenada na mola da figura 1 seja igual a $E_P$, a energia potencial elástica armazenada em cada uma das molas da figura 2 é

Comparação entre uma mola sustentando peso P e duas molas idênticas em paralelo sustentando peso 4P

A)$1{,}5E_P$.

B)$E_P$.

C)$3E_P$.

D)$2E_P$.

E)$4E_P$.

Alternativa correta

E

Resolução

Na figura 1, o equilíbrio fornece $kx=P$, sendo $x$ a deformação da mola. Logo,

$E_P=\dfrac12kx^2$.

Na figura 2, as duas molas idênticas dividem igualmente o peso $4P$. Portanto, cada uma sustenta $2P$:

$kx_2=2P\Rightarrow x_2=2x$.

A energia armazenada em cada mola da figura 2 é

$E_2=\dfrac12k(2x)^2=4\left(\dfrac12kx^2\right)=4E_P$.

Q55

Gravitação — Movimento orbital

Dois satélites artificiais, A e B, giram ao redor da Terra em órbitas circulares e estáveis. O satélite A completa uma volta em 24 horas e o satélite B, em 8 horas. Desprezando a ação de outros corpos celestes, a força gravitacional que a Terra exerce em cada satélite é

A)igual à força centrípeta resultante no satélite A e maior que a força centrípeta resultante no satélite B.

B)igual à força centrípeta resultante no satélite A e menor que a força centrípeta resultante no satélite B.

C)igual à força centrípeta resultante em cada um deles.

D)menor que a força centrípeta resultante nos dois satélites.

E)maior que a força centrípeta resultante nos dois satélites.

Alternativa correta

C

Resolução

Em uma órbita circular estável, desprezadas outras interações, a força gravitacional exercida pela Terra é justamente a força resultante radial responsável pela aceleração centrípeta.

$F_g=F_c=\dfrac{mv^2}{r}$.

Isso vale para ambos os satélites, independentemente de seus períodos serem diferentes.

Q56

Calorimetria — Aquecimento e vaporização

Em uma cidade ao nível do mar, uma pessoa colocou um litro de água (1,0 kg), inicialmente a 20 ºC, para aquecer. Envolvida com outros afazeres, a pessoa esqueceu da água sobre a chama do fogão e, quando se lembrou, notou que a água estava em ebulição e que 80 g já haviam vaporizado.

Desprezando a perda de calor da água para o ambiente, considerando o calor específico da água igual a $4{,}2\times10^3\text{ J/(kg}\cdot{}^\circ\text{C)}$ e o calor latente de vaporização da água igual a $2{,}3\times10^6\text{ J/kg}$, a quantidade de calor fornecida para a água foi

A)$3{,}4\times10^5\text{ J}$.

B)$5{,}2\times10^5\text{ J}$.

C)$1{,}8\times10^5\text{ J}$.

D)$7{,}4\times10^6\text{ J}$.

E)$1{,}8\times10^8\text{ J}$.

Alternativa correta

B

Resolução

Primeiro, toda a massa de 1,0 kg é aquecida de 20 ºC a 100 ºC:

$Q_1=mc\Delta T=1{,}0\cdot4{,}2\times10^3\cdot80=3{,}36\times10^5\text{ J}$.

Depois, 80 g = 0,080 kg vaporizam:

$Q_2=mL=0{,}080\cdot2{,}3\times10^6=1{,}84\times10^5\text{ J}$.

$Q=Q_1+Q_2=5{,}20\times10^5\text{ J}$.

Q57

Óptica geométrica — Lentes delgadas

A figura mostra duas lentes delgadas, A e B, posicionadas paralelamente, de modo que seus eixos principais coincidam.

Um feixe de luz monocromática que incide na lente A, paralelamente ao eixo principal da lente, emerge na face oposta e se concentra no ponto P, que dista $2d$ do centro óptico da lente A e $d$ do centro óptico da lente B. Em seguida, o feixe incide na lente B, emergindo na face oposta e se concentrando no ponto Q, distante $d$ do centro óptico desta lente. A relação entre a distância focal da lente B e a distância focal da lente A, $f_B/f_A$, é

Duas lentes convergentes A e B alinhadas; a lente A converge raios paralelos em P e a lente B forma imagem em Q

A)1.

B)4.

C)$\dfrac12$.

D)2.

E)$\dfrac14$.

Alternativa correta

E

Resolução

Como os raios chegam paralelos à lente A e convergem em P, esse ponto é o foco imagem de A:

$f_A=2d$.

Para a lente B, P funciona como objeto real a uma distância $p=d$, e Q é a imagem real a uma distância $p^{\prime}=d$. Pela equação dos pontos conjugados:

$\dfrac1{f_B}=\dfrac1d+\dfrac1d=\dfrac2d\Rightarrow f_B=\dfrac d2$.

Logo,

$\dfrac{f_B}{f_A}=\dfrac{d/2}{2d}=\dfrac14$.

Q58

Ondulatória — Ondas eletromagnéticas

As antenas das emissoras de rádio emitem ondas eletromagnéticas nas quais o som é codificado. Considerando a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no ar igual a $3{,}0\times10^8\text{ m/s}$, o período das ondas emitidas por uma emissora de rádio que transmite ondas de comprimento igual a 600 m é

A)$2{,}0\times10^{-6}\text{ s}$.

B)$5{,}0\times10^{-6}\text{ s}$.

C)$5{,}0\times10^{-4}\text{ s}$.

D)$2{,}0\times10^{-4}\text{ s}$.

E)$2{,}0\times10^{-8}\text{ s}$.

Alternativa correta

A

Resolução

Para uma onda periódica,

$v=\lambda f=\dfrac{\lambda}{T}$.

Logo,

$T=\dfrac{\lambda}{v}=\dfrac{600}{3{,}0\times10^8}=2{,}0\times10^{-6}\text{ s}$.

Q59

Eletrostática — Eletrização por contato

Duas esferas metálicas idênticas, A e B, são boas condutoras e estão eletrizadas com cargas elétricas $Q_A=+q$ e $Q_B=-q$. As esferas distam $R$ uma da outra e a força eletrostática entre elas tem intensidade igual a $F$. As esferas são colocadas em contato e, em seguida, são retornadas à posição inicial.

Considerando que a troca de cargas se deu apenas entre as esferas e até o equilíbrio eletrostático, a intensidade da força eletrostática entre as esferas nessa segunda situação é

A)$\dfrac{F}{2}$.

B)$F$.

C)$\dfrac32F$.

D)nula.

E)$2F$.

Alternativa correta

D

Resolução

A carga total do sistema é

$Q_{\text{total}}=+q-q=0$.

Como as esferas são idênticas, após o contato a carga total se distribui igualmente entre elas:

$Q_A^{\prime}=Q_B^{\prime}=0$.

Assim, depois de separadas novamente, ambas ficam neutras e a força eletrostática entre elas é nula.

Q60

Eletrodinâmica — Potência elétrica

Uma pessoa pretende instalar um chuveiro de potência igual a 5500 W, que deve ser ligado a uma diferença de potencial de 220 V. Para que essa instalação seja considerada segura, os fios condutores utilizados devem suportar, no mínimo, uma corrente elétrica de intensidade

A)55 A.

B)22 A.

C)25 A.

D)15 A.

E)8,8 A.

Alternativa correta

C

Resolução

Para um receptor resistivo, a potência elétrica é

$P=UI$.

Logo, a corrente nominal do chuveiro é

$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{5500}{220}=25\text{ A}$.

os condutores devem suportar, no mínimo, essa intensidade de corrente.

UNICID · Medicina 2019

Dados da prova