Durante um exame de ultrassonografia, um médico utiliza ondas sonoras de alta frequência para obter imagens de estruturas internas do corpo humano. Esse método é amplamente utilizado para avaliar a saúde de órgãos, monitorar a gravidez e diagnosticar doenças. Um aparelho de ultrassonografia emite ondas sonoras com uma frequência de $3{,}0\text{ MHz}$ (megahertz). As ondas viajam no corpo humano a uma velocidade de aproximadamente $1500\text{ m/s}$. Qual o comprimento de onda das ondas sonoras emitidas pelo aparelho de ultrassonografia?
Pela relação fundamental das ondas,
$v=\lambda f$.
Como $f=3{,}0\times10^6\text{ Hz}$,
$\lambda=\dfrac{1500}{3{,}0\times10^6}=5{,}0\times10^{-4}\text{ m}$.
Como $1\text{ m}=1000\text{ mm}$,
$\lambda=0{,}5\text{ mm}$.
Logo, alternativa B.
Um corpo humano tem uma temperatura média de $37\text{ °C}$. Durante uma atividade física intensa, sua temperatura interna pode aumentar para $39\text{ °C}$.
Suponha que um corpo humano de $70\text{ kg}$ tenha uma capacidade calorífica específica de aproximadamente $3{,}5\text{ kJ/(kg·°C)}$. Calcule a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do corpo de $37\text{ °C}$ para $39\text{ °C}$.
A variação de temperatura é
$\Delta T=39-37=2\text{ °C}$.
Usando $Q=mc\Delta T$:
$Q=70\cdot3{,}5\cdot2=490\text{ kJ}$.
Logo, alternativa A.
Um médico está avaliando a força de impacto durante uma queda. A velocidade máxima de impacto que o corpo humano pode suportar sem lesões fatais pode variar, mas, em geral, impactos superiores a $10$ a $15\text{ m/s}$ ($36$ a $54\text{ km/h}$) tendem a resultar em lesões graves. A resistência ao impacto depende de diversos fatores, como a parte do corpo que é atingida, a superfície do impacto e a técnica de queda.
Se um paciente de $70\text{ kg}$ atinge o solo com uma velocidade de impacto de $15\text{ m/s}$ e não sofre lesões graves, de que altura ele caiu? Considere $g=10\text{ m/s}^2$.
Para uma queda a partir do repouso,
$v^2=2gh$.
Assim,
$15^2=2\cdot10\cdot h$.
$225=20h$.
$h=11{,}25\text{ m}$.
A massa do paciente não interfere nesse cálculo.
Logo, alternativa C.
Um paciente é diagnosticado com febre e sua temperatura corporal é medida em diferentes momentos do dia. Às $8\text{ h}$, a temperatura é de $39\text{ °C}$; às $12\text{ h}$, é de $38{,}5\text{ °C}$; e às $18\text{ h}$, é de $37{,}8\text{ °C}$.
Calcule a taxa média de redução por hora da temperatura corporal entre $8\text{ h}$ e $18\text{ h}$.
Entre $8\text{ h}$ e $18\text{ h}$, o intervalo de tempo é
$\Delta t=10\text{ h}$.
A redução total da temperatura é
$39-37{,}8=1{,}2\text{ °C}$.
Portanto, a taxa média de redução é
$\dfrac{1{,}2}{10}=0{,}12\text{ °C/h}$.
Logo, alternativa D.
Um paciente em uma cadeira de rodas precisa ser empurrado por um enfermeiro. O enfermeiro aplica uma força constante de $200\text{ N}$ para mover a cadeira, que tem uma massa total (paciente mais cadeira) de $80\text{ kg}$. O coeficiente de atrito entre as rodas da cadeira e o solo é de $0{,}2$. Calcule a aceleração da cadeira de rodas, levando em consideração a força de atrito que atua contra o movimento. Adote $g=10\text{ m/s}^2$.
Em uma superfície horizontal,
$N=mg=80\cdot10=800\text{ N}$.
A força de atrito vale
$f=\mu N=0{,}2\cdot800=160\text{ N}$.
A força resultante horizontal é
$F_{\text{res}}=200-160=40\text{ N}$.
Pela Segunda Lei de Newton,
$a=\dfrac{F_{\text{res}}}{m}=\dfrac{40}{80}=0{,}5\text{ m/s}^2$.
Logo, alternativa A.
Um desfibrilador utiliza um capacitor para armazenar energia que será descarregada no coração do paciente. Se um desfibrilador carrega um capacitor de $200\text{ μF}$ a uma tensão de $300\text{ V}$ e a descarga ocorre em $5\text{ ms}$, calcule a potência média do desfibrilador durante essa descarga.
A capacitância é
$C=200\times10^{-6}\text{ F}$.
A energia armazenada no capacitor é
$E=\dfrac{CV^2}{2}$.
$E=\dfrac{200\times10^{-6}\cdot300^2}{2}=9\text{ J}$.
O intervalo de descarga é
$\Delta t=5\times10^{-3}\text{ s}$.
Logo, a potência média é
$P=\dfrac{E}{\Delta t}=\dfrac{9}{5\times10^{-3}}=1800\text{ W}$.
Portanto, alternativa C.