Questõesde CESMAC 2017 sobre Física

O ruído ritmado escutado pelos pacientes durante os exames de ressonância magnética em hospitais é proveniente da vibração de condutores elétricos produzida por forças magnéticas. A figura abaixo ilustra um trecho fixo de um condutor, na forma de um U invertido, situado numa região de campo magnético uniforme, de intensidade 3,00 T e direção e sentido indicados pelos símbolos × na figura. Quando uma corrente elétrica i = 200 A percorre o trecho mostrado do condutor, calcule o módulo da força magnética resultante sobre ele.

  

Dois capacitores, A e B, de placas paralelas encontram-se mostrados a seguir no circuito inicialmente aberto, com as cargas elétricas indicadas em suas placas, onde 1 µC = 10−6 C. Sabe-se que CA = 2CB, onde CA e CB denotam as capacitâncias dos capacitores A e B, respectivamente. Quando as chaves Ch são simultaneamente fechadas, os capacitores atingem um novo estado de equilíbrio eletrostático. Nesse novo estado, pode-se afirmar que o módulo da carga em cada placa do capacitor A vale

A técnica de eletroneuroestimulação é bastante utilizada na reabilitação muscular de pacientes. Nessa técnica, dois eletrodos metálicos são colocados sobre a pele do paciente, a certa distância um do outro. Em seguida, uma corrente elétrica circula de um eletrodo ao outro, estimulando os músculos ao longo do seu percurso. Considere a resistência elétrica entre os eletrodos igual a 300 kΩ (1 kΩ = 103 Ω) e uma corrente elétrica de 10,0 mA (1 mA = 10−3 A) circulando durante 100 µs (1 µs = 10−6 s). Calcule a energia elétrica fornecida pelo equipamento de eletroneuroestimulação nesse processo.

A laserterapia utiliza as propriedades anti-inflamatórias e bioestimulantes dos lasers em diversas áreas da Medicina. Por exemplo, o diagnóstico de algumas cáries pode ser feito através da medição da fluorescência induzida por um laser de diodo de comprimento de onda 655 nm no ar, onde 1 nm = 10−9 m. Considere o índice de refração do ar igual a 1. O comprimento de onda desse laser num meio de índice de refração igual a 5/4 vale

Água e acetona possuem calores específicos respectivamente iguais a 1,0 cal/gºC e 0,5 cal/gºC. Em um experimento, uma massa M de água absorve uma quantidade de calor Q. Em outro experimento, a mesma massa M de acetona absorve a mesma quantidade de calor Q. A variação de temperatura sofrida pela água é:  

Um cilindro de oxigênio hospitalar encontra-se cheio, armazenando 8,00 L de oxigênio. Na temperatura de 300 K (aproximadamente 27o C), a pressão do oxigênio dentro do cilindro é de 200 bar, onde 1 bar = 105 Pa. O cilindro é levado para um ambiente com temperatura de 270 K. Considerando o oxigênio como um gás ideal, qual é a sua pressão dentro do cilindro nesse novo ambiente?

Considerando a terapia por feixe de elétrons, as informações contidas na questão anterior e a massa do elétron igual a 9,0 × 10−31 kg, calcule o trabalho realizado pela força resultante sobre um elétron do feixe, desde o instante em que ele atinge a região do tumor até o instante em que ele para.  

Considerando, ainda, a terapia por feixe de elétrons das questões anteriores, após a colisão do feixe com o corpo, alguns elétrons retornam com velocidade de módulo 0,40 × 107 m/s, no sentido oposto ao original. Utilizando as informações contidas nas questões anteriores e sabendo que o tempo de colisão do elétron com o corpo é de 9,0 ns (1 ns = 10−9 s), calcule o módulo da força média exercida sobre o corpo por um elétron que retorna.

A terapia por feixe de elétrons é utilizada no tratamento de alguns tipos de câncer de pele. Nessa terapia, um feixe de elétrons atinge a pele, na região do tumor, com velocidade incidente de 1,0 × 107 m/s e pode penetrar no corpo até uma distância máxima de 2,0 cm. Supondo que os elétrons sofrem uma força resistiva constante devido aos tecidos biológicos, calcule o módulo da desaceleração mínima sofrida pelos elétrons que penetram no corpo.

A creatinina é uma substância derivada da proteína creatina. A medição da sua concentração no sangue pode determinar a existência de algum problema renal em um indivíduo. Uma molécula de creatinina tem massa de 1,9 × 10−28 gramas. O exame em uma pessoa indicou uma taxa de 0,9 mg/dL de creatinina no sangue, onde 1 mg = 10−3 g e 1 dL = 10−1 L. Se o volume total de sangue dessa pessoa é igual a 5,0 L, qual é a ordem de grandeza do número de moléculas de creatinina no seu sangue?

 Pesquisas indicam que o coeficiente de atrito dinâmico entre a pele humana e um material têxtil pode variar entre 0,20 e 0,60, dependendo do material. A figura a seguir ilustra um braço humano em repouso, inclinado de um ângulo θ com a horizontal. Sobre a superfície do braço, um pequeno bloco de 100 gramas de um material têxtil é arrastado lentamente braço acima, com velocidade constante, por uma força de módulo F = 1,00 N e direção ao longo do braço. Considere o módulo da aceleração da gravidade g = 10,0 m/s² , sen(θ) = 0,60 e cos(θ) = 0,80. Nesse caso, o valor do coeficiente de atrito dinâmico entre a pele do braço e esse material vale: 

Um estudante é informado que certa onda sonora se propaga no ar com frequência de 680,0 Hz, comprimento de onda de 0,500 m e amplitude de 0,010 m. Sabendo que tal onda é senoidal e se propaga no sentido positivo do eixo x, ele conclui que a sua equação (com x e y em metros e t em segundos) é dada por:

Duas pequenas esferas idênticas, condutoras e homogêneas possuem inicialmente cargas elétricas de 6 µC e –2 µC, onde 1 µC = 10−6 C. Quando as esferas são mantidas fixas no vácuo a certa distância uma da outra, a energia potencial eletrostática da configuração é Epi. Em seguida, utilizando uma pinça isolante, as esferas são cuidadosamente colocadas em contato. Após o equilíbrio eletrostático ser atingido, as esferas são afastadas até a mesma distância inicial. Nessa situação, a nova energia potencial eletrostática da configuração é Epf. Pode-se afirmar que a razão Epi/ Epf vale:

Em um experimento, dois blocos conectados por um fio são filmados descendo o plano inclinado da figura a seguir, com aceleração ao longo do plano e no sentido descendente. Os blocos 1 e 2 têm massas m1 = 1,0 kg e m2 = 2,0 kg, respectivamente. O valor do módulo da aceleração, obtido através do filme, é a = 1,0 m/s2 . Sabe-se que há uma força de módulo F, aplicada no bloco 2, com direção paralela ao plano e sentido ascendente. O fio é mantido tensionado durante todo o experimento. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 , sen(θ) = 0,80, cos(θ) = 0,60, e desprezando quaisquer atritos, calcule F.

Um elevador de massa 1000 kg sobe uma distância de 6,0 m com velocidade constante. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² . Nesse percurso, os trabalhos realizados pela força peso do elevador e pela força resultante no elevador são respectivamente iguais a:

O gráfico a seguir mostra a velocidade de um objeto em função do tempo. O objeto executa um movimento retilíneo. No instante t = 2,0 s, ele se encontra na posição x = 5,0 m. Escreva a equação da posição desse objeto em função do tempo, válida no intervalo de t = 0 até t = 4,0 s. Considere a posição em metros e o tempo em segundos.