www.fisicanaveia.com.br

www.fisicanaveia.com.br/CEI

Física 3 |Tetra |Medicina (conteúdo estudado)

•Termofísica:

•Óptica Geométrica:

•Oscilações

•Ondulatória

TERMOFÍSICA

A energia contida nos alimentosPara determinar o valor energético de umalimento, podemos queimar certa quantidadedesse produto e, com o calor liberado, aquecerdeterminada massa de água. Em seguida, mede-sea variação de temperatura sofrida pela água depoisque todo o produto foi queimado, e determina-se aquantidade de energia liberada na queima doalimento. Essa é a energia que tal alimento nosfornece se for ingerido. No rótulo de um pacote decastanha-de-caju, está impressa a tabela a seguir,com informações nutricionais sobre o produto.

012015

Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m deágua, submetida à chama dessa combustão, tenha sido aquecida de 15oC para 87oC.Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/(g.oC) e que apenas 60% daenergia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, écorreto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a

a) 10 000. b) 5000. c) 12 500. d) 7500. e) 2500.

012015

Resolução

15 g .................................................... 90 kcal150 g ................................................... Qtotal

\ Qtotal = 900 kcal

água f iQ m c(T T ) total f i0,6 Q m c(T T )

0,6 900 10³ m 1(87 15)

540 10³ m(72)

540

10³ m72

m 7,5 10³ g 7500 g

a) 10 000. b) 5000. c) 12 500. d) 7500. e) 2500.

012015

Resolução

15 g .................................................... 90 kcal150 g ................................................... Qtotal

\ Qtotal = 900 kcal

água f iQ m c(T T ) total f i0,6 Q m c(T T )

0,6 900 10³ m 1(87 15)

540 10³ m(72)

540

10³ m72

m 7,5 10³ g 7500 g

a) 10 000. b) 5000. c) 12 500. d) 7500. e) 2500.

A figura é o esquemasimplificado de um disjuntortermomagnético utilizado paraa proteção de instalaçõeselétricas residenciais. O circuitoé formado por um resistor debaixa resistência R; uma lâminabimetálica L, composta pelosmetais X e Y; um eletroímã E; eum par de contatos C. Esse parde contatos tende a abrir pelaação da mola M2 , mas o braçoatuador A impede, com ajudada mola M1 . O eletroímã E édimensionado para atrair a

022014

extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto-circuito) e, nessasituação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2 .De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de Aquando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, oaquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica àdo eletroímã. (www.mspc.eng.br. Adaptado.)

Na condição de uma correnteelevada percorrer o disjuntor nosentido indicado na figura,sendo aX e aY os coeficientes dedilatação linear dos metais X e Y,para que o contato C sejadesfeito, deve valer a relação___________________ e, nessecaso, o vetor que representa ocampo magnético criado aolongo do eixo do eletroímãapontará para a__________________.

022014

Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativaa) aX > aY … esquerda. b) aX < aY … esquerda. c) aX > aY … direita.d) aX = aY … direita. e) aX < aY … direita.

Resolução

Dilataçãotérmica

\ aX > aYEletromag-

netismo

Pela “regra da

mão direita”, o

vetor B aponta

para a direita

A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seusnutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando oarmazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos devalidade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.

O processo de liofilização segue as seguintes etapas:I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0oC, para que a água contida nele sejasolidificada.II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), atemperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessaforma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdasde proteínas e vitaminas.

032013

O gráfico mostra parte do diagrama defases da água e cinco processos demudança de fase, representados pelassetas numeradas de 1 a 5.A alternativa que melhor representa asetapas do processo de liofilização, naordem descrita, éa) 4 e 1.b) 2 e 1.c) 2 e 3.d) 1 e 3.e) 5 e 3.

032013

Resolução

De acordo com o enunciado:•Na etapa I do processo de liofilização, a água contida no alimento é solidificada. Sendo assim,ela passa do estado líquido ao estado sólido, representado no diagrama de fases pela seta 2.•Na etapa II, a água sólida é sublimada. Dessa maneira, ela passa do estado sólido ao estado devapor, representado no diagrama de fases pela seta 3.

ÓPTICA GEOMÉTRICA

Uma pessoa está parada numa calçada plana ehorizontal diante de um espelho plano verticalE pendurado na fachada de uma loja. A figurarepresenta a visão de cima da região. Olhandopara o espelho, a pessoa pode ver a imagem deum motociclista e de sua motocicleta quepassam pela rua com velocidade constante V =0,8 m/s, em uma trajetória retilínea paralela àcalçada, conforme indica a linha tracejada.Considerando que o ponto O na figurarepresente a posição dos olhos da pessoaparada na calçada, é correto afirmar que elapoderá ver a imagem por inteiro domotociclista e de sua motocicleta refletida noespelho durante um intervalo de tempo, emsegundos, igual a

042014

a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 1.

042014

a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 1.1

,8 m

D

5 mResolução

I) Por semelhança deTriângulos:

S SV t

t V

D 1,8 7

1,2 2

2(D 1,8) 7 1,2

2D 3,6 8,4 D 2,4 m

II) Pela velocidade da motocicleta:

D

tV

2,4

0,83 s

Uma haste luminosa de 2,5m de

comprimento está presa verticalmente a uma

boia opaca circular de 2,26m de raio, que

flutua nas águas paradas e transparentes de

uma piscina, como mostra a figura. Devido à

presença da boia e ao fenômeno da reflexão

total da luz, apenas uma parte da haste pode

ser vista por observadores que estejam fora

da água. Considere que o índice de refração

do ar seja 1,0, o da água da piscina 4/3,

sen48,6o = 0,75 e tg48,6o = 1,13.

052013

a) 70%. b) 60%. c) 50%. d) 20%. e) 40%.

Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem do comprimento da haste igual a

052013

a) 70%. b) 60%. c) 50%. d) 20%. e) 40%.

Resolução

A ideia básica da situação-problema: para que umobservador fora da água nãoenxergue certo trecho da haste,os raios emitidos devem serimpedidos de se propagar no arpela presença da boia (opaca) oupelo fenômeno da reflexão total.Note, na imagem, que somente aporção da haste abaixo do pontoA poderá ser vista por umobservador fora d’água.

Para começar, podemos encontrar o valor do ângulo limite do dioptro ar-água fazendo:

menor ar

maior água

n nsenL

n n1

4

3

3

40,75 \ oL 48,6 \ otgL tg48,6 1,13

052013

a) 70%. b) 60%. c) 50%. d) 20%. e) 40%.

Resolução

Na figura ao lado podemos ver aporção da haste que não podeser vista por um observador forad’água e que tem comprimento x.Usando Geometria do triânguloretângulo, podemos obter o valorde x.

R

tgLx

R

xtgL

2,26

1,132 m

Conclusão: o observador fora d’água poderá ver apenas uma porção da haste decomprimento 2,5 – x = 2,5 – 2,0 = 0,5 m. Percentualmente, comparando 0,5 m com ocomprimento total de 2,5 m da haste, teremos:

0,5

2,5

5

25

20

10020%

052013

a) 70%. b) 60%. c) 50%. d) 20%. e) 40%.

Resolução

Na figura ao lado podemos ver aporção da haste que não podeser vista por um observador forad’água e que tem comprimento x.Usando Geometria do triânguloretângulo, podemos obter o valorde x.

R

tgLx

R

xtgL

2,26

1,132 m

Conclusão: o observador fora d’água poderá ver apenas uma porção da haste decomprimento 2,5 – x = 2,5 – 2,0 = 0,5 m. Percentualmente, comparando 0,5 m com ocomprimento total de 2,5 m da haste, teremos:

0,5

2,5

5

25

20

10020%

Um dos fatores que contribuíram para aaceitação do modelo atômico proposto porNiels Bohr em 1913 foi a explicação dosespectros da luz emitida por átomos de gasesaquecidos, que podem ser observados por meiode um aparelho chamado espectroscópio, cujoesquema está representado na figura. Nesseequipamento, a luz emitida por um gásatravessa uma fenda em um anteparo opaco,forma um estreito feixe que incide em umelemento óptico, no qual sofre dispersão. Essaluz dispersada incide em um detector, onde érealizado o registro do espectro. O elementoóptico desse espectroscópio pode sera) um espelho convexo.b) um prisma.c) uma lente divergente.d) uma lente convergente.e) um espelho plano.

062018

Resolução

O elemento óptico que provoca a dispersão da luz, ou seja, a sua separação em faixas de cores distintas, na prática pode ser uma rede de difração ou simplesmente um prisma.

OSCILAÇÕES E ONDAS

A figura representa ondas chegando a umapraia. Observa-se que, à medida que seaproximam da areia, as cristas vão mudandode direção, tendendo a ficar paralelas à orla.Isso ocorre devido ao fato de que a parte daonda que atinge a região mais rasa do martem sua velocidade de propagação diminuída,enquanto a parte que se propaga na regiãomais profunda permanece com a mesmavelocidade até alcançar a região mais rasa,alinhando-se com a primeira parte.

072015

O que foi descrito no texto e na figura caracteriza um fenômeno ondulatório chamadoa) reflexão. b) difração. c) refração. d) interferência. e) polarização.

A situação proposta pela questão está ligada ao fato de que uma onda que se propaga na superfície da água tem a sua velocidade V de propagação dada por onde g é a gravidade local e h a profundidade. Dessa forma, na medida em que a onda avança para uma região mais rasa, ou seja, com menor valor de h, a sua velocidade V diminui. Para a onda, uma vez que a velocidade varia, é como se houvesse uma mudança gradativa de meios, ou seja, sucessivas refrações.

Resolução

V gh

Duas ondas mecânicas transversais eidênticas, I e II, propagam-se emsentidos opostos por uma cordaelástica tracionada. A figura 1representa as deformações que aonda I, que se propaga para direita,provocaria em um trecho da cordanos instantes t = 0 e t = T/4, em que Té o período de oscilação das duasondas. A figura 2 representa asdeformações que a onda II, que sepropaga para esquerda, provocariano mesmo trecho da corda, nosmesmos instantes relacionados nafigura 1. Ao se cruzarem, essas ondasproduzem uma figura de interferênciae, devido a esse fenômeno,estabelece-se uma onda estacionáriana corda. A figura 3 representa aconfiguração da corda resultante dainterferência dessas duas ondas, nosmesmos instantes t = 0 e t = T/4

082014

A figura que melhor representa a configuração da corda nesse mesmo trecho devido à formaçãoda onda estacionária, no instante 3T/4, está representada na alternativa

082014

Onda

1

Onda

2

t = 0 t = T/4 t = 2T/4 t = 3T/4

tempo

Resolução

I.D

Cor da chama depende do elemento queimadoPor que a cor do fogo varia de um material para outro?A cor depende basicamente do elemento químico emmaior abundância no material que está sendo queimado.A mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é achama amarelada, resultado da combustão do sódio, queemite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas.Quando, durante a combustão, são liberados átomos decobre ou bário, como em incêndio de fiação elétrica, a corda chama fica esverdeada.(Superinteressante, março de 1996. Adaptado.)

092013

A luz é uma onda eletromagnética. Dependendo da frequência dessa onda, ela terá umacoloração diferente. O valor do comprimento de onda da luz é relacionado com a sua frequênciae com a energia que ela transporta: quanto mais energia, menor é o comprimento de onda emais quente é a chama que emite a luz. Luz com coloração azulada tem menor comprimento deonda do que luz com coloração alaranjada. Baseando-se nas informações e analisando a imagem,é correto afirmar que, na região I, em relação à região II,

a) a luz emitida pela chama se propaga pelo ar com maior velocidade.b) a chama emite mais energia.c) a chama é mais fria.d) a luz emitida pela chama tem maior frequência.e) a luz emitida pela chama tem menor comprimento de onda.

maior l, menor fmenor E, menor T

menor l, maior fmaior E, maior T

Define-se a intensidade de uma onda (I) como potência transmitida por unidade de áreadisposta perpendicularmente à direção de propagação da onda. Porém essa definição nãoé adequada para medir nossa percepção de sons, pois nosso sistema auditivo nãoresponde de forma linear à intensidade das ondas incidentes, mas de forma logarítmica.Define-se, então, nível sonoro (β) .

b = 10 log (I/Io), sendo b dado em decibels (dB) e I0 = 10-12 W/m².Supondo que uma pessoa, posicionada de forma que a área de 6,0 x 10-5 m2 de um de

seus tímpanos esteja perpendicular à direção de propagação da onda, ouça um somcontínuo de nível sonoro igual a 60 dB durante 5,0 s, a quantidade de energia que atingiuseu tímpano nesse intervalo de tempo foia) 1,8 x 10-8 J. b) 3,0 x 10-12 J. c) 3,0 x 10-10 J.b) d) 1,8 x 10-14 J. e) 6,0 x 10-9 J.

102018

Resolução b

0

I10 log

I

12

I60 10 log

10

12

I6 log

10

6

12

I10

10

6I 10 W /m²

P

IA

E

tIA

EIA t

I A t E

E I A t 6 5W

10 6 10 m² 5 sm²

1130 10 W s 10 J3 10 ss

103 10 J