Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

Santa Casa · 2019 · CE — Prova de Física — Método TEF

Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo

Vestibular de Medicina, 1º semestre de 2019 · Prova de Conhecimentos Específicos, 4 questões discursivas de Física (Q13-Q16) — resolução comentada Método TEF.

Q13
Mecânica — Hidrostática — Prensa Hidráulica e Equilíbrio de Torques
Questão discursiva
Figura da questão 13 de Física — Santa Casa 2019 CE

A figura representa um sistema hidráulico constituído por dois êmbolos, A e B, de massas desprezíveis, que podem deslizar sem atrito por dentro de dois tubos cilíndricos que se comunicam; uma haste horizontal articulada em O; e outra haste vertical fixa no êmbolo B. O interior dos tubos é preenchido com água. Um bloco cúbico C, de massa 64 kg e aresta 20 cm, é mantido em repouso sobre o êmbolo A pela força vertical $\vec F$ aplicada na extremidade da haste horizontal.

Sabendo que a área do êmbolo A é quatro vezes maior que a área do êmbolo B, adotando g = 10 m/s2 e desprezando as massas das hastes, calcule:

a) a pressão, em N/m², exercida pelo bloco C sobre a superfície do êmbolo A.

Resposta$p=1{,}6\times10^4$ Pa.

b) a intensidade da força $\vec F$, em N.

Resposta$F=40$ N.
Resolução comentada

a) O bloco tem peso $$64\cdot10=640\ \text{N}.$$

Sua base mede $$0{,}20^2=0{,}04\ m^2.$$

A pressão é $$p=640/0{,}04=1{,}6\times10^4\ \text{Pa}.$$

b) Pelo princípio de Pascal, $$F_B=640(A_B/A_A)=160\ \text{N}.$$

No equilíbrio de torques em O, $$F\cdot1{,}20=160\cdot0{,}30,$$pois o braço da força aplicada mede $$30+90=120\ \text{cm}.$$

Portanto, $$F=40\ \text{N}.$$

Q14
Óptica — Reflexão e espelhos — Espelho Convexo e Movimento da Imagem
Questão discursiva

A figura 1 mostra uma escultura metálica com alto grau de polimento que funciona como um grande espelho esférico. Considere que o diâmetro dessa escultura seja de 2,4 m e que uma pessoa esteja parada a 3 m de distância de sua superfície, conforme indicado na figura 2.

Figura da questão 14 de Física — Santa Casa 2019 CE
Figura da questão 14 de Física — Santa Casa 2019 CE

a) A que distância da superfície da escultura essa pessoa vê sua imagem refletida?

RespostaA imagem está $0{,}50$ m atrás da superfície.

b) Se em 5 segundos essa pessoa caminhar horizontalmente sobre uma linha reta contida em um plano vertical que passa pelo centro da escultura até chegar a 1,8 m de distância de sua superfície, qual será o módulo da velocidade escalar média, em cm/s, com que a imagem da pessoa se movimentará?

Resposta$v_{m}=1$ cm/s.
Resolução comentada

a) A escultura funciona como espelho convexo de raio $$R=1{,}2\ \text{m}$$ e foco $$f=-0{,}6\ \text{m}.$$

Com $$p=3\ \text{m},$$$$p\prime=fp/(p-f)=-0{,}5\ \text{m}:$$a imagem está $0{,}50$ m atrás da superfície.

b) Para $$p=1{,}8\ \text{m},$$$$p\prime=(-0{,}6\cdot1{,}8)/(1{,}8+0{,}6)=-0{,}45\ \text{m}.$$

A imagem se desloca $5$ cm em $5$ s, com velocidade escalar média de $1$ cm/s.

Q15
Ondas — Acústica — Tubo Aberto e Equilíbrio de Trações
Questão discursiva
Figura da questão 15 de Física — Santa Casa 2019 CE

Em um canteiro de obras, um tubo cilíndrico oco de massa 54 kg e comprimento 1,5 m, aberto em suas duas extremidades, é mantido suspenso na horizontal, em repouso, por um guindaste. O tubo é preso ao gancho do guindaste por duas cordas ideais, A e B, de mesmo comprimento, como representado na figura.

Devido ao vento que sopra próximo à extremidade do tubo, ocorre ressonância em seu interior e é possível ouvir o som emitido nesse fenômeno. Considerando a velocidade de propagação do som na região igual a 345 m/s e adotando g = 10 m/s2, calcule, enquanto o tubo permanece em repouso:

a) a frequência do som emitido por ele, em Hz, sabendo que a ressonância dentro do tubo ocorre de acordo com o modo fundamental de vibração.

Resposta$f=115$ Hz.

b) a intensidade da força de tração, em N, em cada uma das cordas A e B.

Resposta$T=180\sqrt3$ N, aproximadamente $312$ N em cada corda.
Resolução comentada

a) Como o tubo é aberto nas duas extremidades, o modo fundamental tem $$\lambda=2L=3\ \text{m}.$$

Assim, $$f=v/\lambda=345/3=115\ \text{Hz}.$$

b) As trações são iguais por simetria e suas componentes horizontais se anulam.

Na vertical, $$2T\sin60^\circ=54\cdot10.$$

Logo, $$T=540/\sqrt3=180\sqrt3\ \text{N},$$aproximadamente $312$ N em cada corda.

Q16
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e Consumo de Energia
Questão discursiva
Figura da questão 16 de Física — Santa Casa 2019 CE

A figura ilustra como uma antiga lâmpada incandescente foi construída para fornecer luz com diferentes intensidades. Ela é constituída por dois filamentos, representados pelos resistores RA = 240 Ω e RB = 120 Ω, e duas chaves, Ch1 e Ch2, que selecionam quais filamentos são percorridos por corrente elétrica quando a lâmpada é ligada a uma diferença de potencial constante de 120 V.

Considerando desprezíveis as resistências dos demais componentes da lâmpada, calcule:

a) a potência dissipada pela lâmpada, em W, quando somente a chave Ch1 é ligada.

Resposta$P=60$ W.

b) a energia elétrica consumida pela lâmpada, em kWh, quando as duas chaves são ligadas simultaneamente por dez horas.

Resposta$E=1{,}8$ kWh.
Resolução comentada

a) A chave Ch₁ liga o filamento de resistência $$R_A=240\,\Omega.$$

A potência é $$P_A=U^2/R_A=120^2/240=60\ \text{W}.$$

b) Com as duas chaves ligadas, os filamentos ficam em paralelo.

Suas potências são $60$ W e $$120^2/120=120\ \text{W};$$a potência total é $180$ W.

Em dez horas, $$E=0{,}180\cdot10=1{,}8\ \text{kWh}.$$

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