UNISA Medicina 2016 — Física resolvida

Q36

Gravitação — Terceira lei de Newton

Enquanto um objeto de peso 24 N cai do alto do Edifício Mirante do Vale, o mais alto de São Paulo, a Terra também sofre uma aceleração em sentido contrário à do objeto. Sendo a massa da Terra igual a $6{,}0\times10^{24}\text{ kg}$, a aceleração a que a Terra fica sujeita nesse processo é, em m/s², igual a

A)$4{,}0\times10^{-23}$.

B)10.

C)$2{,}5\times10^{-22}$.

D)$4{,}0\times10^{-24}$.

E)$2{,}5\times10^{-23}$.

Alternativa correta

D

Resolução

Pela terceira lei de Newton, a força gravitacional que o objeto exerce sobre a Terra tem o mesmo módulo da força que a Terra exerce sobre o objeto. Como o peso do objeto é $24\text{ N}$, a Terra fica submetida a uma força de $24\text{ N}$.

$a_T=\dfrac{F}{M_T}=\dfrac{24}{6{,}0\times10^{24}}$

$a_T=4{,}0\times10^{-24}\text{ m/s}^2$.

Q37

Estática — Força normal e atrito

Uma pessoa de peso 910 N está em pé, com as pernas afastadas, formando ângulos $\theta$ com a vertical, de modo que em cada um de seus pés agem as forças normal e de atrito. A resultante dessas duas forças tem a direção das pernas da pessoa, como mostra a figura.

Pessoa em equilíbrio com as pernas afastadas, forças normais verticais e forças de atrito horizontais em cada pé

Considerando que as forças normais são iguais nos dois pés, que $\sen\theta=0{,}42$ e $\cos\theta=0{,}91$, as intensidades das forças normal e de atrito, em newtons, que atuam em cada pé da pessoa valem, respectivamente,

A)455 e 105.

B)455 e 210.

C)910 e 105.

D)910 e 210.

E)455 e 315.

Alternativa correta

B

Resolução

Como as duas forças normais são iguais e equilibram o peso da pessoa,

$2N=910\quad\Rightarrow\quad N=455\text{ N}$.

A resultante da força normal com a força de atrito tem a direção da perna. Como essa direção faz ângulo $\theta$ com a vertical,

$\tan\theta=\dfrac{F_{\mathrm{at}}}{N}=\dfrac{\sen\theta}{\cos\theta}$.

Assim,

$F_{\mathrm{at}}=455\cdot\dfrac{0{,}42}{0{,}91}=210\text{ N}$.

Logo, em cada pé atuam $455\text{ N}$ de força normal e $210\text{ N}$ de força de atrito.

Q38

Calorimetria — Resfriamento e solidificação

Uma máquina produz 100 kg de barras de gelo a 0 ºC em 6,0 horas, com a água inicialmente a 20 ºC. Considerando o calor específico da água igual a $4{,}2\times10^3\text{ J/(kg·ºC)}$ e o calor latente de fusão do gelo igual a $3{,}3\times10^5\text{ J/kg}$, a taxa com que a máquina retira calor da água, em J/h, é de

A)$6{,}9\times10^6$.

B)$8{,}4\times10^6$.

C)$3{,}3\times10^7$.

D)$1{,}4\times10^6$.

E)$5{,}5\times10^6$.

Alternativa correta

A

Resolução

Primeiro, a máquina resfria a água de $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ até $0\,^{\circ}\mathrm{C}$:

$Q_1=mc\Delta T=100\cdot4{,}2\times10^3\cdot20=8{,}4\times10^6\text{ J}$.

Depois, retira o calor latente necessário para solidificar a água a $0\,^{\circ}\mathrm{C}$:

$Q_2=mL=100\cdot3{,}3\times10^5=3{,}3\times10^7\text{ J}$.

O calor total retirado é

$Q=Q_1+Q_2=4{,}14\times10^7\text{ J}$.

Em $6{,}0\text{ h}$, a taxa de retirada de calor vale

$\dfrac{Q}{\Delta t}=\dfrac{4{,}14\times10^7}{6}=6{,}9\times10^6\text{ J/h}$.

Q39

Óptica geométrica — Refração da luz

A figura mostra um raio de luz monocromática que, após se propagar no ar, penetra em um líquido transparente.

Raio luminoso passando do ar para um líquido e aproximando-se da normal

Considerando a velocidade de propagação da luz no ar igual a 300000 km/s, $\sen i=0{,}75$ e $\sen r=0{,}60$, a velocidade com que a luz se propaga nesse líquido, em km/s, é

A)375 000.

B)200 000.

C)120 000.

D)180 000.

E)240 000.

Alternativa correta

E

Resolução

Pela lei de Snell,

$n_{\mathrm{ar}}\sen i=n_{\ell}\sen r$.

Como $n=c/v$, podemos escrever

$\dfrac{\sen i}{v_{\mathrm{ar}}}=\dfrac{\sen r}{v_{\ell}}$.

Logo,

$v_{\ell}=v_{\mathrm{ar}}\dfrac{\sen r}{\sen i}=300000\cdot\dfrac{0{,}60}{0{,}75}$

$v_{\ell}=240000\text{ km/s}$.

Q40

Eletrodinâmica — Associação de lâmpadas

Noel enfeitou sua casa no período do Natal utilizando 80 lâmpadas idênticas de especificação 3,0 W e 6,0 V. Montou quatro conjuntos de 20 lâmpadas ligadas em série, associou esses quatro conjuntos em paralelo e o circuito constituído foi ligado a uma diferença de potencial de 120 V. Nessa situação, a intensidade da corrente total que se estabeleceu no circuito foi, em ampères, igual a

A)4,0.

B)40.

C)2,0.

D)0,5.

E)10.

Alternativa correta

C

Resolução

Para cada lâmpada, na condição nominal,

$i=\dfrac{P}{U}=\dfrac{3{,}0}{6{,}0}=0{,}5\text{ A}$.

Cada ramo contém 20 lâmpadas em série. Como cada lâmpada opera com $6{,}0\text{ V}$, a tensão total do ramo é

$20\cdot6{,}0=120\text{ V}$,

exatamente a tensão da fonte. Portanto, a corrente em cada um dos quatro ramos é $0{,}5\text{ A}$.

Como os quatro ramos estão associados em paralelo, a corrente total é

$i_{\mathrm{total}}=4\cdot0{,}5=2{,}0\text{ A}$.

UNISA · Medicina 2016

Dados da prova