Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

Unifor 2011.2 — MED — Física com gabarito e resolução comentada

Universidade de Fortaleza

Prova de Física do Processo Seletivo de Medicina 2011.2, com resolução comentada pelo Método TEF.

Q16
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho e potência ao subir uma plataforma

Dois estudantes com pesos iguais, tinham que subir até uma plataforma de 6 m de altura e dispunham de bastante tempo para executar esta tarefa. Eles poderiam utilizar dois meios: um plano inclinado de 18 m de comprimento e uma corda com nós. Apenas lhes foi solicitado que subissem com velocidade constante e analisassem os princípios físicos que envolviam a tarefa para escolher a melhor trajetória no percurso. Os dois tiveram o seguinte diálogo sobre as duas opções de escalada.

Plano inclinado até uma plataforma elevada e, ao lado, uma corda pendurada na plataforma, pela qual outra pessoa sobe.

Lia: Prefiro ir pelo plano inclinado. É mais vantajoso! O plano inclinado é uma máquina simples onde terei uma vantagem mecânica maior.

Pedro (jovem desportista praticante de alpinismo): Acho que é melhor subir pela corda. A distância é muito menor.

Lia: A distância não importa, nós temos muito tempo. O que interessa é a vantagem mecânica.

Pedro: Besteira, Lia. Pela rampa, fisicamente, você realiza mais trabalho, porque trabalho é igual a força vezes a distância percorrida e, na rampa, a distância é muito maior.

Lia: Rapaz, preste atenção, vantagem mecânica (VM) de uma máquina simples traduz a 'economia' de força proporcionada pela máquina, isto é, o número pelo qual a força aplicada pelo operador está sendo multiplicada. Quer saber, vá por onde você quiser. Eu vou pela rampa.

Analisando a situação e o diálogo do ponto de vista físico podemos dizer que:

A)Somente Lia está correta.
B)Somente Pedro está correto.
C)Pedro e Lia estão corretos.
D)Ambos estão errados.
E)Nada se pode dizer sobre este diálogo, pois não há dados numéricos para analisá-los.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

Sem atrito e com velocidade constante, a força aplicada na rampa equilibra a componente do peso:

\[F=mg\frac{h}{L}=mg\frac6{18}=\frac{mg}{3}\]

O trabalho dessa força ao percorrer a rampa é:

\[W=FL=\frac{mg}{3}\cdot18=6mg\]

Na subida vertical pela corda:

\[W=mgh=6mg\]

A rampa reduz a força necessária, mas não o trabalho para atingir a mesma altura. Lia está correta no modelo ideal.

Q17
Termologia — Termodinâmica — Trabalho de compressão

Um garoto necessita encher o pneu de sua bicicleta e utiliza uma bombinha manual. Considere que a bombinha corresponde ao modelo do cilindro mostrado na figura abaixo. O ar no interior do cilindro se comporta de modo aproximado ao de um gás ideal. Um gás ideal é um modelo formado por partículas pontuais que não interagem e se movem de modo aleatório. No cilindro, estamos comprimindo ar de maneira extremamente lenta (processo quase estático). O gráfico que representa esta compressão é o diagrama P x V. Podemos afirmar que a área sobre a curva do diagrama P x V representa:

Êmbolo (P) comprimindo gás em um cilindro com uma pequena abertura (Vent), ao lado de um gráfico P × V com uma curva descendente de A para B (compressão) e a área sob a curva sombreada.
A)o calor liberado pelo gás.
B)o calor liberado sobre o gás.
C)a energia cinética média das moléculas do gás.
D)o trabalho realizado pelo gás.
E)o trabalho realizado sobre o gás.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

A área sob a curva no gráfico pressão × volume representa o módulo do trabalho na transformação.

Na compressão, o volume diminui e o gás recebe trabalho do agente que empurra o pistão.

\[W_{\text{sobre o gás}}>0\]

\[W_{\text{pelo gás}}<0\]

Assim, a área geométrica positiva corresponde ao trabalho realizado sobre o gás.

Q18
Óptica — Refração — Refração em lâmina

A trajetória da luz em determinado espaço é representada por um raio que indica sua fonte, ou seja, de onde sai a luz e para onde ela se dirige. Assim, considerando a trajetória de um raio de luz monocromática que incide rasante em uma das faces de uma lâmina de vidro de faces paralelas, imersa no ar, com índice de refração igual a $\sqrt{2}$, pode-se afirmar que esta trajetória é melhor representada como:

A)Raio de luz que entra horizontalmente na lâmina, segue inclinado para baixo até a face inferior e sai paralelo ao raio incidente.
B)Raio de luz que entra na lâmina e segue inclinado para baixo, com maior inclinação, atravessando a lâmina sem voltar à direção horizontal.
C)Raio de luz que entra horizontalmente, desce na vertical ao longo da face da lâmina e depois segue horizontal.
D)Raio de luz que atravessa a lâmina sem sofrer desvio, em linha reta.
E)Raio de luz que entra horizontalmente na lâmina, desce inclinado até a face inferior e segue horizontal.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

Na entrada, o raio incide rasante: o ângulo com a normal é 90°.

\[n_{\text{ar}}\sin i=n_{\text{vidro}}\sin r\]

\[1\cdot1=\sqrt2\sin r\]

\[\sin r=\frac1{\sqrt2}\]

\[r=45^\circ\]

Na saída para o ar, o raio volta a ser rasante. A trajetória emerge paralela à direção inicial, como na alternativa E.

Q19
Referenciais em rotação

O carrossel é um dos brinquedos preferidos da garotada nos parques de diversões de todo o mundo. Ele consiste em uma plataforma circular que gira em torno de um eixo vertical com uma velocidade angular constante ω e, fixados nesta base, estão as cadeiras ou os cavalinhos. Imagine que você está rodando num destes e visualiza o seu amigo, que também está girando numa cadeira situada a uma distância igual ao diâmetro do carrossel. Como você o vê sempre à mesma distância, observa que ele está em repouso em relação a você. Desta observação, você conclui que:

Carrossel em rotação com velocidade angular ω no eixo z; o observador e o amigo estão sobre o eixo x, e as forças F_cp (centrípeta) e F_cf (centrífuga) estão indicadas sobre o amigo.
A)Existem duas forças atuando sobre ele, centrípeta F e centrífuga F, que é o par cp cf ação e reação da terceira Lei de Newton.
B)Existe somente uma força, que é a centrípeta F e o aparente repouso do seu amigo não cp justifica o uso das Leis de Newton, uma vez que você não é um observador inercial.
C)Existe somente uma força, que é a centrífuga F, atuando sobre o seu amigo e esta é cf constante, aponta na direção do raio do carrossel e para fora.
D)Não existe nenhuma força atuando sobre o seu amigo, pois ele está parado em relação a você e assim a força resultante sobre ele é nula.
E)Nas circunstancias apresentadas, nada você pode concluir a respeito das forças que atuam sobre o seu amigo.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

Em relação ao solo, o amigo descreve uma trajetória circular. Há uma resultante radial:

\[F_{\text{resultante}}=m\omega^2r\]

Ela aponta para o centro do carrossel.

O repouso relativo observado de dentro do carrossel não torna nula essa resultante: o observador está em um referencial em rotação, portanto não inercial.

A alternativa B expressa essa distinção. A força centrípeta é a resultante radial, e não uma força adicional ao peso e aos contatos.

Q20
Termologia — Dilatação térmica — Dilatação com a variação de temperatura

Praticamente todas as substâncias, sejam sólidas, líquidas ou gasosas, sofrem os efeitos da variação de temperatura com consequências na vida cotidiana. Sabe-se que as dimensões de um corpo estão sujeitas às mudanças quando ele é submetido a diferentes temperaturas. Na maioria das vezes, uma elevação da temperatura implica o aumento dimensional do corpo enquanto a contração dele é possível com a redução da temperatura. Assim considerando, assinale a assertiva correta:

Fotografia de trilhos de trem entortados, formando curvas, com um vagão ao fundo.
A)O encaixe firme de um eixo em um furo pode ser conseguido aplicando-se esse fenômeno.
B)Ao recortar um disco circular de uma folha de alumínio, os diâmetros do disco e do orifício serão aumentados distintamente quando aquecidos igualmente.
C)Ao se colocar um líquido muito quente em um copo de vidro comum não há qualquer possibilidade de ele trincar, uma vez que as dilatações de seus lados, interno e externo, são iguais.
D)Ao se colocar um líquido muito quente em um copo de vidro comum, o risco de o copo trincar é menor quando ele se encontrar parcialmente preenchido pelo líquido.
E)Ao se preencher dois copos de vidro, um comum e outro pirex, com um líquido muito quente, pode-se afirmar que as chances de sofrerem trincas são iguais.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

Ao aquecer uma peça, suas dimensões aumentam. Ao resfriá-la, elas diminuem.

Esse efeito permite montar encaixes: aquece-se a peça com o furo ou resfria-se o eixo para facilitar a montagem; ao recuperar a temperatura inicial, o encaixe se firma.

O furo de uma chapa também se dilata. Aquecimento desigual pode provocar tensões e trincas no vidro.

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