Unifor 2019.1 — MED — Física com gabarito e resolução comentada
Universidade de Fortaleza
Prova de Física do Processo Seletivo de Medicina 2019.1, com resolução comentada pelo Método TEF.
Q16
Mecânica — Hidrostática — Submarino e empuxo
Para proteger os 8500 Km de litoral e as riquezas ocultas no fundo do mar, como as reservas do pré-sal e de minerais da Amazônia Azul, o Brasil tem avançado na construção de submarinos, sendo o único país da América Latina com quatro submarinos de seu próprio desenvolvimento e determinado a construir outros quatro convencionais e um quinto nuclear até 2025, como ilustrado na figura.
Um submarino pode controlar sua flutuação através de um reservatório que pode ser preenchido ou esvaziado com água do mar. O submarino da classe Scorpène com massa de 1800 toneladas e em equilíbrio no fundo do mar deseja submergir com uma aceleração constante de 2 m/s². Qual o volume de água que deve ser expelido do tanque para que o Scorpène possa subir à superfície com a aceleração indicada?
Dados: Aceleração da Gravidade g = 10 m/s²
Densidade da água: ρ = 1000 kg/m³
A)3,0 × 10⁻¹ m³
B)1,5 × 10³ m³
C)3,3 × 10³ m³
D)3,0 × 10² m³
E)1,5 × 10² m³
Gabarito oficial — Unifor Medicina 2019.1
D
Resolução
Inicialmente, o empuxo equilibra o peso do submarino de massa M:
\[E=Mg\]
Ao expulsar volume V de água, a nova massa é $M-\rho V$. O volume externo permanece praticamente constante:
O cálculo corresponde à subida pretendida pelo texto, apesar do uso inicial do verbo “submergir”.
Q17
Precipitador eletrostático
A preservação do meio ambiente é um dever de todos. Em especial, as indústrias que emitem gases devem controlar a emissão de poluentes no ambiente e o não cumprimento dessa obrigação é passível de advertências e multas. O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) estabelece três normas que regulam a emissão de efluentes atmosféricos provenientes de fontes fixas, CONAMA 08/90, 382/06 e 436/11, fixando assim os limites máximos admissíveis para a emissão de poluentes. Uma solução eficaz adotada pelas indústrias para controlar esses índices é o uso de um tipo de filtro, conhecido como precipitador eletrostático, que retém as partículas de poluição e as ionizam fazendo com que adquiram carga elétrica. As placas de coleta contidas nas laterais do precipitador atraem as partículas carregadas deixando-as retidas, sendo assim capazes de eliminar mais de 99% das cinzas de poluição. A figura a seguir mostra um comparativo da poluição do ar quando (a) esse equipamento está em funcionamento e (b) quando está desativado.
Raymond A. Serway ; John W. Jewett Jr. Física Para Cientistas e Engenheiros. Vol. 3 - 8ª Ed. 2012 (Adaptado)
Um dos gases poluentes emitidos pelas fábricas é o óxido de enxofre cuja densidade é ρ = 2,60 kg/m³. Uma partícula de poluição de raio r = 5,0 × 10⁻⁴ m está inicialmente centralizada entre as placas do coletor cuja distância vertical é d = 1,0 cm, conforme figura a seguir. A partícula leva um tempo total de 1 segundo para atravessar completamente essa região. Quando uma diferença de potencial igual a 8,125 × 10⁴ volts é estabelecida entre as placas do coletor, essa partícula sofre uma deflexão podendo atingir uma dessas placas e ficar retida, filtrando o ar.
Qual deve ser a carga mínima que a partícula deve receber para que fique retida nesse coletor?
(Considere a partícula esférica e use π = 3)
A)1,6 × 10⁻¹⁹ C
B)3,2 × 10⁻¹⁹ C
C)11,2 × 10⁻¹⁹ C
D)14,4 × 10⁻¹⁹ C
E)16,0 × 10⁻¹⁹ C
Gabarito oficial — Unifor Medicina 2019.1
E
Resolução
No modelo da questão, a partícula precisa percorrer metade da distância entre as placas em um segundo:
\[a=\frac{2(d/2)}{t^2}=0{,}010\,\mathrm{m/s^2}\]
Sua massa é calculada pelo volume esférico, usando o valor de π fornecido:
O controle dos anestésicos gerais no organismo do paciente é muito importante em cirurgias. As concentrações alveolares podem ser monitoradas continuamente pela medida da concentração expiratória final do anestésico por meio da espectrometria de massa. A espectrometria de massas é uma técnica analítica física para detectar e identificar moléculas de interesse por meio da medição da sua massa e da caracterização de sua estrutura química. Os anestesistas usam um tipo de espectrômetro de massa na sala de operações para monitorar os gases respiratórios de pacientes submetidos à cirurgia. Nesse processo, o gás é aspirado para uma câmera à vácuo, onde é bombardeado por um feixe ionizante, os íons são então acelerados por um campo elétrico e expostos a um campo magnético na câmera de dispersão, onde apresentam uma deflexão em sua trajetória, cuja curvatura é proporcional à relação entre a carga e a massa, como mostrado na figura. Ou seja, os íons mais leves irão defletir menos, produzindo uma trajetória em arco de menor raio. Um gás que é frequentemente monitorado é o isoflurano, um anestésico inalatório que possui massa molecular igual a 3,0 × 10⁻²⁵ kg. Uma molécula ionizada desse gás com carga 1,6 × 10⁻¹⁹ C se move com velocidade de 8,0 × 10³ m/s, perpendicular ao campo magnético, em uma trajetória circular de raio 0,10 metros. Qual o módulo do campo magnético utilizado por esse espectrômetro?
Diapasão é um instrumento metálico em forma de forquilha, que serve para afinar instrumentos e vozes através da vibração de um som musical de determinada altura. Ao ser golpeado contra uma superfície, as duas extremidades da forquilha do diapasão vibram, produzindo a nota que será utilizada para afinar o instrumento musical. Em geral, é necessário encostar a outra extremidade do diapasão na caixa de ressonância do instrumento para amplificar seu som e permitir que seja ouvido à distância.
Nesse contexto, considere um violinista de uma de terminada orquestra deixando cair um diapasão de frequência 440 Hz. Com uma superaudição para notas musicais, este violinista ouve uma frequência de 436 Hz do diapasão na iminência de tocar no chão. Desprezando a resistência do ar, a altura da queda é
Dados: velocidade do som no ar = 330 m/s
Gravidade (g) = 10 m/s²
A)9,4 m.
B)4,7 m.
C)0,94 m.
D)0,47 m.
E)Inexistente, pois a frequência deve aumentar à medida que o diapasão se aproxima do chão.
Gabarito oficial — Unifor Medicina 2019.1
D
Resolução
O diapasão se afasta do violinista durante a queda, e a frequência percebida diminui:
O organismo humano, assim como os de outros animais homeotérmicos, possui mecanismos capazes de manter a temperatura do corpo constante, ou seja, sem variação, a uma temperatura corporal entre 35 °C e 40 °C (variando de espécie para espécie), logo, controlando de forma eficiente a perda de calor corporal.
A partir das informações do texto, avalie as afirmações a seguir.
I. De maneira geral, os processos de propagação de calor, que podem levar ao aumento ou à diminuição da temperatura de um corpo, ocorrem por meio dos mecanismos de radiação, de convecção e de condução.
II. Os mamíferos controlam e mantêm a temperatura corporal por meio da pelagem e das células subcutâneas que armazenam gorduras.
III. O hipotálamo é o responsável por determinar o ajuste da temperatura do corpo humano quando este é submetido a variações externas de temperatura.
IV. Para se aquecerem ou para manterem sua temperatura corporal equilibrada em dias frios, os seres humanos usualmente utilizam roupas feitas de materiais que possuem alta condutibilidade (ou condutividade) térmica.
É correto apenas o que se afirma em
A)I.
B)II e IV.
C)I, III e IV.
D)II, III e IV.
E)I, II e III.
Gabarito oficial — Unifor Medicina 2019.1
E
Resolução
I é verdadeira: radiação, convecção e condução transferem energia térmica.
II é verdadeira: pelagem e gordura subcutânea ajudam a reduzir perdas de calor.
III é verdadeira: o hipotálamo participa da regulação da temperatura corporal.
IV é falsa: roupas de proteção contra o frio devem reduzir a transferência de calor, portanto empregam materiais de baixa condutividade térmica.
