Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
Acervo de Física · Medicina

FEMPAR 2019

Faculdade Evangélica Mackenzie do Paraná

4 questões de Física · Verdadeiro ou falso

Q32
Gravitação e órbitas

Leia com atenção o texto que se segue.

Estação Espacial Internacional (EEI) vai ter equipamento brasileiro para reciclar plástico

Com o objetivo de construir bases espaciais na Lua e em Marte, uma empresa brasileira e uma norte-americana levarão à estação espacial internacional, como teste, a primeira recicladora de embalagens plásticas. A ideia é tornar a exploração espacial cada vez mais independente de recursos da Terra, passo inicial para o futuro estabelecimento de colônias nesses astros vizinhos, isso já para as próximas décadas. Na foto ao lado, temos, a bordo da EEI, uma ferramenta construída pela recicladora.

Sabendo que, na superfície terrestre, essa ferramenta tem peso de 2 N, julgue as afirmativas. $F_R=m a$.

Figura original da questão 32 — FEMPAR 2019
a. No interior da estação espacial internacional, a ferramenta tem peso nulo, pois a aceleração da gravidade na estação é nula.
b. Considerando 9,8 m/s² a aceleração da gravidade terrestre, a massa dessa ferramenta é de aproximadamente 204 g.
c. No estudo da física newtoniana, a massa de um corpo é constante, independentemente de sua velocidade e do lugar em que ele se encontre.
d. Considerando que a Estação Espacial Internacional descreva uma órbita elíptica estável em torno do planeta Terra, com um período de revolução T e raio médio de órbita R, durante esse movimento o período de revolução da estação depende de sua massa.
e. Considerando sua órbita como elíptica, a EEI possui maior energia cinética no periélio.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – V – V – F – V

Resolução

a) A gravidade na estação não é nula. Ferramenta e estação estão em queda livre orbital; o peso aparente é aproximadamente nulo.

b) A massa resulta do peso na superfície.

\[m=P/g\]
\[m=2/9{,}8\approx0{,}204\,kg=204\,g\]

c) Na mecânica newtoniana, a massa do corpo independe de posição e velocidade.

d) Para uma órbita de semieixo maior a em torno da Terra, desprezando a massa da estação:

\[T^2=\frac{4\pi^2 a^3}{GM_T}\]

O período não depende da massa da estação.

e) Pela conservação da energia mecânica, a energia cinética é máxima no ponto de menor distância à Terra. A marcação presente na cópia é verdadeira com essa intenção, mas o termo correto é perigeu; periélio se refere ao Sol. Esta ressalva fica registrada sem alterar a proposição original.

Sequência: F – V – V – F – V.

Q33
Intensidade e nível sonoro

Esta questão apresenta trechos de notícias que foram destaque no carnaval 2018 no litoral paranaense.

Texto 1

Quem decidiu ir atrás do trio elétrico nesse carnaval enfrentou uma velocidade média ainda menor que nos anos anteriores ao descer de carro em sentido ao litoral paranaense. Quem optou se deslocar pela BR 376, próximo da cidade de Garuva, SC, gastou 2 horas e 17 minutos para percorrer 36 km.

Texto 2

Para animar os foliões, a festa contou com diversos trios elétricos. Um trio elétrico se compõe de um caminhão equipado com aparelhagem sonora que pode chegar a uma potência sonora de 360 kW.

Texto 3

Lei do silêncio continua valendo no carnaval

O carnaval é uma expressão cultural; por isso, em espaços públicos pode haver alguma tolerância, o que ocorre, por exemplo, durante a passagem do trio elétrico. Em outros horários, a lei continua valendo!

Com base em conceitos físicos, julgue as afirmativas a seguir. (considere π = 3)

$v_m=\Delta x/\Delta t$; $I=P/(4\pi R^2)$; $\beta=10\log(I/I_0)$.

Figura original da questão 33 — FEMPAR 2019
a. A velocidade média no trecho destacado no texto 1 é de aproximadamente 4,38 m/s.
b. Considerando que o trio elétrico é uma fonte sonora com potência de 360 kW, a intensidade sonora a 1 km de distância dessa fonte corresponde a 300 W/m².
c. Conforme mostra o texto 3, é comum as pessoas utilizarem a expressão “som alto” ou “som baixo” para se referirem ao volume de um som, ou seja, para falarem de sua intensidade. Do ponto de vista da Física essa afirmação está correta.
d. Considere um folião que se encontra a 0,5 m de uma fonte sonora que emite um som de nível sonoro de 90 dB. Para que o som tenha o nível sonoro reduzido a 70 dB, o folião deve se afastar 4,5 m.
e. A maior intensidade sonora suportável pelo ouvido humano é de 1 W/m².

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – F – F – V – V

Resolução

a) Converta o tempo para segundos.

\[\Delta t=2\cdot3600+17\cdot60=8220\,s\]
\[v_m=36000/8220\approx4{,}38\,m/s\]

b) A potência se distribui por uma esfera de raio 1000 m.

\[I=\frac{360000}{4\cdot3\cdot1000^2}=0{,}03\,W/m^2\]

c) Na terminologia física, som alto é agudo e som baixo é grave; essa distinção depende da frequência. Forte e fraco se referem à intensidade.

d) A diferença dos níveis sonoros é:

\[\Delta\beta=70-90=-20\,dB\]
\[I_2/I_1=10^{-2}\]
\[r_2/r_1=10\]
\[r_2=10\cdot0{,}5=5\,m\]
\[\Delta r=5-0{,}5=4{,}5\,m\]

e) No modelo escolar da questão, 1 W/m² corresponde ao limiar da dor, de 120 dB, adotando I₀ = 10⁻¹² W/m². Esse valor não é um limite universal de exposição segura: duração e frequência também importam.

Sequência: V – F – F – V – V.

Q34
Pressão e empuxo

Leia o texto a seguir sobre a descoberta do local em que o Titanic se encontra até os dias de hoje.

Nos finais de 1970 e início de 1980 um empresário norte-americano patrocinou diversas expedições para tentar localizar o Titanic, mas nenhuma delas teve êxito. Somente em 1º de setembro de 1985, numa expedição oceanográfica franco-estadunidense, o Dr. Robert Ballard (hoje com 76 anos) descobriu os destroços do Titanic, submersos a 3843 metros de profundidade, 153 km ao sul dos Grandes Bancos de Newfoundland. (coordenadas: 41º 43'35" N, 49º 56'54" W)

$p_{abs}=p_{atm}+p_{ef}$; $p_{atm}=10^5\,Pa=1\,atm$; $p_{ef}=\mu gh$; $g=10\,m/s^2$; $\mu_{água}=1\,g/cm^3$.

Figura original da questão 34 — FEMPAR 2019
a. À medida que o Titanic afundava, a pressão sobre seu casco aumentou de forma diretamente proporcional à profundidade em que ele se encontrava (considerando constante a densidade da água do mar).
b. A pressão absoluta no local onde o Titanic se encontra até hoje é de aproximadamente 385,3 atm.
c. A pressão efetiva de uma coluna de 10 m de água corresponde a 1 atm.
d. O empuxo depende da densidade do corpo imerso no fluido – no caso, o Titanic imerso na água.
e. O Titanic possui uma altura de aproximadamente 50 m, mas, como está submerso, a pressão hidrostática exercida sobre a embarcação em diferentes pontos de profundidade é a mesma.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – V – V – F – F

Resolução

a) A parcela hidrostática é proporcional à profundidade.

\[p_{ef}=\rho gh\]

A pressão absoluta é p_atm + ρgh, uma relação afim. A marcação verdadeira da cópia se refere à pressão efetiva ou ao incremento da pressão; essa precisão é necessária para interpretar o item.

b) Com os valores fornecidos:

\[\rho=1000\,kg/m^3\]
\[p_{ef}=1000\cdot10\cdot3843=3{,}843\cdot10^7\,Pa\]
\[p_{abs}=3{,}853\cdot10^7\,Pa\]
\[p_{abs}=385{,}3\,atm\]

c) Para 10 m de água:

\[p_{ef}=1000\cdot10\cdot10=10^5\,Pa=1\,atm\]

d) O empuxo depende da densidade da água e do volume deslocado, não diretamente da densidade do navio.

\[E=\rho_{fluido}gV_{deslocado}\]

e) Para um desnível vertical de 50 m:

\[\Delta p=1000\cdot10\cdot50=5\cdot10^5\,Pa\]

A pressão não é a mesma em pontos de profundidades diferentes.

Sequência: V – V – V – F – F.

Q35
Escalas termométricas

Leia o texto que se segue e depois julgue as afirmativas.

Mercúrio será proibido em produtos para saúde

Termômetros e medidores de pressão corporal com coluna de mercúrio serão proibidos depois de 1º de janeiro de 2019. A medida é resultado da Convenção de Minamata.

O impacto da contaminação do meio ambiente por mercúrio está ligada diretamente aos riscos provocados pela exposição ao mercúrio para a saúde humana.

(Adaptado do disponível em: http://portal.anvisa.gov.br. Acesso em: 28 jun. 2018)

Figura original da questão 35 — FEMPAR 2019
a. Como a temperatura de um corpo está relacionada ao grau de agitação de suas moléculas, podemos afirmar que as escalas Celsius e Fahrenheit são relativas, uma vez que elas não atribuem valor zero ao estado de agitação molecular mais baixo.
b. A cidade de Curitiba é conhecida por apresentar grande variação de temperatura durante o dia. Em um dia de inverno, por exemplo, a variação pode ocorrer de -1 ºC a 18 ºC. Essa variação na escala Fahrenheit e na escala absoluta corresponde respectivamente a 34,2 ºF e 19 K.
c. Considere a seguinte situação: em uma escala arbitrária A, os estados térmicos referentes ao ponto de fusão do gelo e de ebulição da água são respectivamente 20 ºA e 70 ºA. Nesses estados, os respectivos comprimentos (h) de uma coluna de mercúrio são 8,5 cm e 28 cm. Em tais condições, a equação da temperatura em função do comprimento da coluna de mercúrio é dada por h = (35 + 19,5θ_A)/50.
d. Durante a Convenção de Minamata, dois cientistas de diferentes regiões consultam a temperatura de seu país naquele instante por meio de um aplicativo de celular. O cientista brasileiro informa 24 ºC enquanto o norte-americano informa 75,2 ºF. Numa comparação, os cientistas concluem que essas temperaturas são equivalentes.
e. Um aluno empolgado com a história dos termômetros resolveu criar sua própria escala termométrica. Para isso, escolheu para ponto de fusão da água 10 ºX e para ponto de ebulição 130 ºX. Sabendo que os infectologistas estabelecem valores acima de 37,8 ºC para caracterizar estado de febre, esse valor na escala do aluno corresponde a aproximadamente 58,36 ºX.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – V – V – V – F

Resolução

a) Celsius e Fahrenheit têm origens convencionais, diferentes do zero absoluto. No modelo escolar, a afirmação é verdadeira; o zero absoluto não elimina efeitos quânticos de movimento de ponto zero.

b) Para a variação dada:

\[\Delta\theta_C=18-(-1)=19\,^{\circ}C\]
\[\Delta\theta_F=\frac95\cdot19=34{,}2\,^{\circ}F\]
\[\Delta T=19\,K\]

c) Pela interpolação linear:

\[\frac{h-8{,}5}{28-8{,}5}=\frac{\theta_A-20}{70-20}\]
\[h=\frac{35+19{,}5\theta_A}{50}\]

A relação é correta, como registra a cópia. Ela expressa o comprimento em função da temperatura; para obter a temperatura, basta isolá-la nessa mesma equação.

d) Convertendo 24 °C:

\[\theta_F=\frac95\cdot24+32=75{,}2\,^{\circ}F\]

e) A escala X é calibrada por 10 e 130.

\[\frac{\theta_X-10}{130-10}=\frac{\theta_C}{100}\]
\[\theta_X=10+1{,}2\cdot37{,}8=55{,}36\,^{\circ}X\]

O valor proposto de 58,36 °X é falso.

Sequência: V – V – V – V – F.

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