Unifesp · 2003 · CG — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de São Paulo

Edição 2003 · Prova de Conhecimentos Gerais, 15 questões de Física (Q46-Q60) — resolução comentada.

Q46
Mecânica — Cinemática — Frequência cardíaca no eletrocardiograma
Figura da questão 46 de Física — UNIFESP 2003 CG

O eletrocardiograma é um dos exames mais comuns da prática cardiológica. Criado no início do século XX, é utilizado para analisar o funcionamento do coração em função das correntes elétricas que nele circulam. Uma pena ou caneta registra a atividade elétrica do coração, movimentando-se transversalmente ao movimento de uma fita de papel milimetrado, que se desloca em movimento uniforme com velocidade de 25 mm/s. A figura mostra parte de uma fita de um eletrocardiograma.

Sabendo-se que a cada pico maior está associada uma contração do coração, a freqüência cardíaca dessa pessoa, em batimentos por minuto, é

A)

60.

B)

75.

C)

80.

D)

95.

E)

100.

Alternativa correta: B
Resolução comentada

A fita percorre 60 mm em $$\Delta t=60/25=2{,}4\ \text{s}.$$

Nesse intervalo há três ciclos cardíacos.

Portanto $$f=3/2{,}4=1{,}25\ \text{Hz},$$ ou $75$ batimentos por minuto.

Resposta: B

Q47
Mecânica — Cinemática — Frenagem com velocidade relativa

Uma ambulância desloca-se a 108 km/h num trecho plano de uma rodovia quando um carro, a 72 km/h, no mesmo sentido da ambulância, entra na sua frente a 100 m de distância, mantendo sua velocidade constante. A mínima aceleração, em m/s2, que a ambulância deve imprimir para não se chocar com o carro é, em módulo, pouco maior que

A)

0,5.

B)

1,0.

C)

2,5.

D)

4,5.

E)

6,0.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

Em relação ao carro, a ambulância começa com velocidade $$30-20=10\ m/s.$$

Para anular essa velocidade relativa em 100 m, $$0=10^2-2a\cdot100,$$ de onde $$a=0{,}50\ m/s^2.$$

Uma desaceleração ligeiramente maior evita o contato.

Resposta: A

Q48
Mecânica — Cinemática — Aceleração média em gráficos
Figura da questão 48 de Física — UNIFESP 2003 CG

O gráfico mostra a variação da velocidade em função do tempo de dois modelos diferentes de automóveis, A e B.

Sem quaisquer outras informações sobre os automóveis, somente se pode afirmar que A e B

A)

realizam trabalhos iguais, entre t = 0 e t = t1.

B)

possuem energias cinéticas iguais, para t > t1.

C)

possuem motores com potências máximas iguais.

D)

possuem quantidades de movimento iguais, para t = t1.

E)

possuem acelerações escalares médias iguais, no intervalo de 0 a t1.

Alternativa correta: E
Resolução comentada

Os dois carros partem da mesma velocidade e atingem a mesma velocidade máxima no mesmo intervalo.

Assim, $$a_m=\Delta v/\Delta t$$ é igual para ambos.

Sem conhecer suas massas e forças resistentes, não se pode igualar energia, momento ou potência.

Resposta: E

Q49
Mecânica — Gravitação — Rotação terrestre e força centrípeta

Antes de Newton expor sua teoria sobre a força da gravidade, defensores da teoria de que a Terra se encontrava imóvel no centro do Universo alegavam que, se a Terra possuísse movimento de rotação, sua velocidade deveria ser muito alta e, nesse caso, os objetos sobre ela deveriam ser arremessados para fora de sua superfície, a menos que uma força muito grande os mantivesse ligados à Terra. Considerando o raio da Terra de 7 × 106 m, o seu período de rotação de 9 × 104 s e π2 = 10, a força mínima capaz de manter um corpo de massa 90 kg em repouso sobre a superfície da Terra, num ponto sobre a linha do Equador, vale, aproximadamente,

A)

3 N.

B)

10 N.

C)

120 N.

D)

450 N.

E)

900 N.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

A força mínima radial é $$F=m\omega^2R=4\pi^2mR/T^2.$$

Substituindo os dados, $$F=4\cdot10\cdot90\cdot7\times10^6/(9\times10^4)^2\approx3{,}1\ \text{N}.$$

Esse valor é a exigência centrípeta, não o peso completo do corpo.

Resposta: A

Q50
Mecânica — Dinâmica — Forças em superfície inclinada

Durante o campeonato mundial de futebol, exibiu-se uma propaganda em que um grupo de torcedores assistia a um jogo pela TV e, num certo lance, um jogador da seleção brasileira chutava a bola e esta parava, para desespero dos torcedores, exatamente sobre a linha do gol. Um deles rapidamente vai até a TV e inclina o aparelho, e a cena seguinte mostra a bola rolando para dentro do gol, como conseqüência dessa inclinação. As figuras mostram as situações descritas.

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG
Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

Supondo que a ação do espectador sobre a TV pudesse produzir um efeito real no estádio, indique a alternativa que melhor representaria as forças que agiriam sobre a bola nas duas situações, respectivamente.

A)

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

e

B)

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG
C)

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG
Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG
D)

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG
E)

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2003 CG

3

Alternativa correta: D
Resolução comentada

Em ambas as situações atuam o peso vertical para baixo e a normal perpendicular à superfície de apoio.

Inclinar o apoio modifica a direção da normal, mas não a do peso.

Os diagramas devem manter o peso vertical e a normal perpendicular ao apoio.

Resposta: D

Q51
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e indicação da balança

Uma técnica de laboratório colocou uma xícara com chá sobre uma balança eletrônica e leu a massa indicada. Em seguida, inseriu parcialmente uma colher no chá, segurando-a sem tocar nas laterais nem no fundo da xícara, observou e concluiu corretamente que

A)

não houve alteração na indicação da balança, porque o peso da colher foi sustentado por sua mão.

B)

houve alteração na indicação da balança, equivalente ao peso da parte imersa da colher.

C)

houve alteração na indicação da balança, equivalente à massa da parte imersa da colher.

D)

houve alteração na indicação da balança, proporcional à densidade da colher.

E)

houve alteração na indicação da balança, proporcional ao volume da parte imersa da colher.

Alternativa correta: E
Resolução comentada

O chá exerce empuxo sobre a colher.

Pela terceira lei de Newton, a colher exerce uma força igual para baixo sobre o líquido.

O acréscimo na indicação é $$\Delta m=E/g=\rho V_{imerso},$$ proporcional ao volume imerso, mesmo com a colher sustentada pela mão.

Resposta: E

Q52
Termologia — Termometria — Limites das escalas termométricas

O texto a seguir foi extraído de uma matéria sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por muitos anos, publicada no jornal O Estado de S.Paulo de 21.07.2002. Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é colocado numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem em vez de congelar. Assim que atinge a temperatura de –321°, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, onde fica de cabeça para baixo. Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. Considerando que o valor indicado de –321° esteja correto e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala

A)

Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a unidade adotada pelo Sistema Internacional.

B)

Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, portanto, só pode ser medido nessa escala.

C)

Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem esse valor numérico de temperatura.

D)

Celsius, pois só ela tem valores numéricos negativos para a indicação de temperaturas.

E)

Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada em língua portuguesa e essa ser a unidade adotada oficialmente no Brasil.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

O zero absoluto corresponde a aproximadamente $-273{,}15$ °C ou 0 K.

Portanto −321 não pode representar kelvin nem graus Celsius nesse contexto.

Em Fahrenheit, $$T_C=(-321-32)\cdot5/9\approx-196\ ^\circ C,$$ valor compatível com nitrogênio líquido.

Resposta: C

Q53
Termologia — Calorimetria — Solidificação em água super-resfriada

Sobrefusão é o fenômeno em que um líquido permanece nesse estado a uma temperatura inferior à de solidificação, para a correspondente pressão. Esse fenômeno pode ocorrer quando um líquido cede calor lentamente, sem que sofra agitação. Agitado, parte do líquido solidifica, liberando calor para o restante, até que o equilíbrio térmico seja atingido à temperatura de solidificação para a respectiva pressão. Considere uma massa de 100 g de água em sobrefusão a temperatura de –10°C e pressão de 1 atm, o calor específico da água de 1 cal/g°C e o calor latente de solidificação da água de –80 cal/g. A massa de água que sofrerá solidificação se o líquido for agitado será

A)

8,7 g.

B)

10,0 g.

C)

12,5 g.

D)

50,0 g.

E)

60,3 g.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

Ao atingir 0 °C, a água recebe $$Q=100\cdot1\cdot10=1000\ \text{cal}.$$

Esse calor é liberado pela solidificação de parte da própria água: $$80m=1000.$$

Logo $$m=12{,}5\ \text{g}$$ se solidificam.

Resposta: C

Q54
Óptica — Refração — Reflexão total em fibra óptica
Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2003 CG

O gráfico mostra a relação entre os ângulos de incidência e de refração entre dois materiais transparentes e homogêneos, quando um raio de luz incide sobre a superfície de separação entre esses meios, qualquer que seja o sentido do percurso.

Se esses materiais fossem utilizados para produzir a casca e o núcleo de fibras ópticas, deveria compor o núcleo da fibra o meio

A)

A, por ser o mais refringente.

B)

B, por ser o menos refringente.

C)

A, por permitir ângulos de incidência maiores.

D)

B, porque nele a luz sofre maior desvio.

E)

A ou B, indiferentemente, porque nas fibras ópticas não ocorre refração.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

Para uma mesma trajetória refratada, o ângulo no meio A é menor que no meio B.

Pela lei de Snell, A tem maior índice de refração.

O núcleo deve ser mais refringente que a casca para permitir reflexão total na interface.

Resposta: A

Q55
Óptica — Reflexão e espelhos — Composição de reflexões em três espelhos
Figura original da questão 55 — UNIFESP 2003 CG

Numa sala, onde foram colocados espelhos planos em duas paredes opostas e no teto, um rapaz observa a imagem do desenho impresso nas costas da sua camisa. A figura 1 mostra a trajetória seguida por um raio de luz, do desenho ao rapaz, e a figura 2, o desenho impresso nas costas da camiseta.

A imagem vista pelo rapaz será

A)
Figura original da questão 55, UNIFESP 2003
B)
Figura original da questão 55, UNIFESP 2003
C)
Figura original da questão 55, UNIFESP 2003
D)
Figura original da questão 55, UNIFESP 2003
E)
Figura original da questão 55, UNIFESP 2003
Alternativa correta: B
Resolução comentada

Acompanhe a imagem do desenho em cada reflexão do percurso: as duas paredes opostas produzem duas simetrias sucessivas, enquanto o espelho do teto inverte a orientação vertical.

A composição corresponde ao desenho obtido pelas três reflexões; não se deve aplicar uma única inversão lateral ao resultado inteiro.

Resposta: B

Q56
Ondas — Conceitos básicos — Frequência e fotossíntese
Figura da questão 56 de Física — UNIFESP 2003 CG

O gráfico mostra a taxa de fotossíntese em função do comprimento de onda da luz incidente sobre uma determinada planta em ambiente terrestre.

Uma cultura dessa planta desenvolver-se-ia mais rapidamente se exposta à luz de freqüência, em terahertz (1012 Hz), próxima a

A)

460.

B)

530.

C)

650.

D)

700.

E)

1 380.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

O máximo do gráfico está próximo de $$\lambda=460$$ nm.

Usando $$f=c/\lambda,$$ temos $$f\approx3\times10^8/(460\times10^{-9})=6{,}5\times10^{14}\ \text{Hz},$$ ou aproximadamente 650 THz.

Resposta: C

Q57
Ondas — Conceitos básicos — Natureza das micro-ondas

Cientistas descobriram que a exposição das células humanas endoteliais à radiação dos telefones celulares pode afetar a rede de proteção do cérebro. As microondas emitidas pelos celulares deflagram mudanças na estrutura da proteína dessas células, permitindo a entrada de toxinas no cérebro. As microondas geradas pelos telefones celulares são ondas de mesma natureza que

A)

o som, mas de menor freqüência.

B)

a luz, mas de menor freqüência.

C)

o som, e de mesma freqüência.

D)

a luz, mas de maior freqüência.

E)

o som, mas de maior freqüência.

Alternativa correta: B
Resolução comentada

Micro-ondas e luz visível são ondas eletromagnéticas.

As micro-ondas têm frequência menor e comprimento de onda maior que a luz visível.

O som, por sua vez, é uma onda mecânica.

Resposta: B

Q58
Eletricidade — Eletrostática — Atração elétrica e indução

Uma estudante observou que, ao colocar sobre uma mesa horizontal três pêndulos eletrostáticos idênticos, eqüidistantes entre si, como se cada um ocupasse o vértice de um triângulo eqüilátero, as esferas dos pêndulos se atraíram mutuamente. Sendo as três esferas metálicas, a estudante poderia concluiu corretamente que

A)

as três esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal.

B)

duas esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal e uma com carga de sinal oposto.

C)

duas esferas estavam eletrizadas com cargas de mesmo sinal e uma neutra.

D)

duas esferas estavam eletrizadas com cargas de sinais opostos e uma neutra.

E)

uma esfera estava eletrizada e duas neutras.

Alternativa correta: D
Resolução comentada

Duas esferas com cargas de sinais opostos se atraem.

Uma terceira esfera neutra também pode ser atraída por ambas devido à polarização de suas cargas.

Esferas com cargas iguais se repeliriam, contrariando a atração mútua descrita.

Resposta: D

Q59
Eletricidade — Eletrodinâmica — Curto-circuito entre pontos equipotenciais
Figura da questão 59 de Física — UNIFESP 2003 CG

Um rapaz montou um pequeno circuito utilizando quatro lâmpadas idênticas, de dados nominais 5 W – 12 V, duas baterias de 12 V e pedaços de fios sem capa ou verniz. As resistências internas das baterias e dos fios de ligação são desprezíveis. Num descuido, com o circuito ligado e as quatro lâmpadas acesas, o rapaz derrubou um pedaço de fio condutor sobre o circuito entre as lâmpadas indicadas com os números 3 e 4 e o fio de ligação das baterias, conforme mostra a figura.

O que o rapaz observou, a partir desse momento, foi

A)

as quatro lâmpadas se apagarem devido ao curtocircuito provocado pelo fio.

B)

as lâmpadas 3 e 4 se apagarem, sem qualquer alteração no brilho das lâmpadas 1 e 2.

C)

as lâmpadas 3 e 4 se apagarem e as lâmpadas 1 e 2 brilharem mais intensamente.

D)

as quatro lâmpadas permanecerem acesas e as lâmpadas 3 e 4 brilharem mais intensamente.

E)

as quatro lâmpadas permanecerem acesas, sem qualquer alteração em seus brilhos.

Alternativa correta: E
Resolução comentada

As baterias idênticas mantêm os pontos ligados pelo fio acidental no mesmo potencial.

Sem diferença de potencial nesse fio, ele não desvia corrente das lâmpadas.

As tensões e os brilhos permanecem iguais aos anteriores.

Resposta: E

Q60
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Correntes induzidas em gradiômetro
Figura da questão 60 de Física — UNIFESP 2003 CG

O biomagnetismo é um campo de pesquisa que trata da medição dos campos magnéticos gerados por seres vivos, com o objetivo de obter informações que ajudem a entender sistemas biofísicos, a realizar diagnósticos clínicos e a criar novas terapias, com grandes possibilidades de aplicação em medicina. Os campos magnéticos gerados pelos órgãos do corpo humano são muito tênues – da ordem de 10–15 a 10–9 teslas – e, para a sua medição, necessita-se de equipamentos capazes de detectá-los de forma seletiva, devido à interferência de outros campos magnéticos, inclusive o terrestre, milhares de vezes mais intenso. A figura mostra duas espiras paralelas e de mesmo raio, que compõem um gradiômetro magnético, dispositivo capaz de detectar seletivamente campos magnéticos, e um ímã em forma de barra que se move perpendicularmente aos planos das espiras, afastando-se delas, numa direção que passa pelo centro das espiras.

N S Segundo a Lei de Lenz, pode-se afirmar que as correntes elétricas induzidas em cada espira, no instante mostrado na figura,

A)

somam-se, resultando em corrente elétrica de 1 para 2.

B)

somam-se, resultando em corrente elétrica de 2 para 1.

C)

subtraem-se, resultando em corrente elétrica de 1 para 2.

D)

subtraem-se, resultando em corrente elétrica de 2 para 1.

E)

anulam-se, não interferindo na medição de outros campos.

Alternativa correta: D
Resolução comentada

O afastamento do ímã reduz o fluxo nas duas espiras.

Pela lei de Lenz, cada corrente tende a manter esse fluxo.

As ligações fazem suas contribuições se subtraírem; a espira mais próxima sofre a maior variação e determina a corrente resultante de 2 para 1.

Resposta: D

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