Questõesde CESMAC 2019 sobre Física

Considere uma região com campo magnético uniforme de módulo 5,0 T. Qual é o módulo da força magnética sobre um pedaço de fio reto de tamanho 2,0 cm, percorrido por uma corrente elétrica de 50 μA com direção perpendicular ao campo magnético? Dado: 1 μA = 10−6 A.

A luz ultravioleta (UV) é germicida. Um sistema de esterilização de água à base de luz UV é constituído de uma câmara opaca com iluminação realizada por algumas lâmpadas UV. Uma dada família de germes só é eliminada da água quando exposta a, no mínimo, 5000 J de energia UV. Um fabricante deseja projetar um esterilizador que, em no máximo 1,0 min de irradiação UV, elimine da água essa família de germes. O esterilizador é constituído por N lâmpadas UV idênticas associadas em paralelo. Nessa situação, se cada lâmpada UV produz uma potência em luz UV de 33 W, em 220 V, calcule o número N mínimo de lâmpadas que são necessárias e a corrente elétrica total fornecida para alimentar o esterilizador.

Algumas baterias de marcapassos possuem vida útil entre 5 e 6 anos. Considere um marcapasso cuja bateria totalmente carregada gera um pulso de diferença de potencial com amplitude de 3,0 volts. Após o tempo de vida útil da bateria, essa amplitude cai para 2,5 volts. Sejam i0 e iF as amplitudes dos pulsos de corrente elétrica gerados pelo marcapasso respectivamente quando a sua bateria está totalmente carregada e após o seu tempo de vida útil. Pode-se afirmar que a razão i0/iF vale:

Lentes são objetos amplamente utilizados para a correção de distúrbios da visão, tais como a miopia e a hipermetropia. Entre os vários tipos de lentes, as biconvexas caracterizam-se por serem:

O volume máximo de ar que o pulmão de um indivíduo adolescente pode receber em uma inspiração forçada é 4,0 L. Supondo que o ar pode ser considerado como um gás ideal e que, quando inspiramos, a pressão máxima interna no pulmão é aproximadamente igual à pressão atmosférica à temperatura de 27 °C, calcule o número máximo de moles de ar que inspiramos por vez em uma inspiração forçada. Dados: para efeito de cálculo, considere a pressão atmosférica 1,0 atm = 105 Pa = 105 N/m2 e a constante dos gases ideais R = 8,0 J/(mol.K); 1 L = 10−3 m3 .

No verão, várias cidades brasileiras atingem um nível de umidade relativa do ar inferior a 30%. Esta situação é particularmente prejudicial para crianças e idosos. Para minimizar os efeitos da baixa umidade relativa do ar, pessoas utilizam vaporizadores de água para aumentar a umidade do ambiente. Certo vaporizador tem capacidade para 4,5 L de água. Sabendo que este vaporizador tem potência elétrica de 500 W, calcule por quanto tempo ele produzirá vapor quando ligado inicialmente com a sua capacidade máxima de água. Despreze o tempo que o vaporizador leva para aquecer a água da temperatura ambiente até 100 °C. Dados: calor latente de vaporização da água Lv = 2000 kJ/kg; densidade da água dA = 1000 kg/m3 ; 1 L = 10−3 m3 .

Sabe-se que o funcionamento de um equipamento de limpeza de instrumental cirúrgico que opera à base de ultrassom em água tem melhor eficiência quando o comprimento de onda da onda ultrassônica é aproximadamente igual ao tamanho típico do resíduo a ser limpo. Neste caso, calcule qual deve ser a frequência do ultrassom em uma lavadora ultrassônica para que ela seja eficiente ao limpar resíduos com tamanho típico de 1,0 mm. Dados: velocidade do som na água v = 1500 m/s; 1 MHz = 106 Hz.

Uma patinadora de massa 45 kg desliza em linha reta sobre uma superfície horizontal. Em determinado ponto da sua trajetória, a patinadora apanha um pacote de massa 5,0 kg, inicialmente em repouso no chão, sem mudar a direção do seu movimento. Despreze o atrito dos patins com o solo e a resistência do ar, e considere que a quantidade de movimento (ou momento linear) total da patinadora e do pacote é constante ao longo da direção do movimento da patinadora. Se a velocidade da patinadora imediatamente antes de apanhar o pacote era de 2,0 m/s, qual é a sua velocidade imediatamente após apanhar o pacote?

Certa balança utilizada na preparação de remédios manipulados possui um pequeno prato metálico horizontal de massa m, colocado sobre uma mola ideal de constante elástica k. Quando a mola não está sendo contraída nem esticada, a sua energia potencial elástica é nula. Quando uma massa M de uma substância está sendo pesada, a energia potencial elástica da mola da balança vale:

Uma pessoa precisa deslocar uma caixa de madeira sobre um piso horizontal, ao longo de uma distância de 8,0 m em linha reta. A caixa possui um equipamento em seu interior, de modo que sua massa total é de 80 kg. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre a madeira e o piso valem μe = 0,48 e μc = 0,40, respectivamente. Se a pessoa aplica na caixa uma força horizontal constante de 400 N ao longo de todo o percurso, calcule a velocidade máxima atingida pela caixa. Dado: aceleração da gravidade g = 10,0 m/s2 .

Uma corrida de 10.000 m foi realizada e o corredor vencedor concluiu a prova em 30 min. O corredor que chegou em último lugar correu com velocidade média igual a 40% da velocidade média do corredor vencedor. Calcule o tempo que o último corredor a chegar levou para completar a prova.

Um homem adulto possui uma concentração de 5.400.000 hemácias por mm3 de sangue. Se o volume total de sangue desse homem é igual a 7 L, qual é a ordem de grandeza do seu número de hemácias? Dado: 1 L = 106 mm3 .

Quando o cérebro humano se encontra em atividade, pequenos pulsos elétricos são produzidos na sua superfície. Embora de intensidade muito pequena, os campos magnéticos gerados por estes pulsos podem ser detectados pela técnica de magnetoencefalografia (MEG). Considere um pulso cerebral de corrente elétrica de magnitude 10 µA, onde 1 µA = 10−6 A. Se essa corrente percorresse um fio retilíneo infinito no vácuo, qual seria o campo magnético gerado por ela a uma distância de 20 cm do fio? Dado: permeabilidade magnética no vácuo = 4π x 10−7 N/A2 .

Ondas eletromagnéticas, emitidas por um dispositivo laser utilizado em um procedimento médico, vibram transversalmente à sua direção de propagação. A direção de vibração das ondas eletromagnéticas caracteriza a sua:

A pressão arterial é a pressão que o sangue exerce nas paredes internas das artérias. Em certo indivíduo hipertenso, a pressão sistólica é de 140 mmHg. Este valor corresponde à diferença entre a pressão absoluta do sangue e a pressão atmosférica local, que vale 760 mmHg. Calcule a força que o sangue exerce numa área de 1 mm2 das paredes das artérias desse indivíduo devido à pressão absoluta. Dê sua resposta com dois algarismos significativos. Dados: 760 mmHg = 105 Pa.

Uma compressa contém 200 g de gelo à temperatura de 0 oC. Se uma fonte transmite calor a essa compressa a uma taxa de 3,33 kJ/min, onde 1 kJ = 103 J, em quanto tempo todo o gelo se derreterá, com a temperatura final permanecendo em 0 ^oC? Dado: calor latente de fusão do gelo L = 333 kJ/kg.

Em uma piscina para exercícios fisioterápicos, há uma raia longa de 20 m de comprimento. Considere o eixo x ao longo dessa raia. No início da raia, na posição x = 0, há um dispositivo que produz uma onda progressiva senoidal na superfície da água, que oscila transversalmente à direção x com amplitude máxima ymax = 10 cm. A frequência de oscilação do dispositivo é ajustada de modo que o comprimento de onda da onda na água vale λ = 0,80 m. Supondo que em um dado instante a frente da onda já avançou 16 m na raia, calcule a amplitude da onda na posição x = 12 m, sabendo que, neste mesmo instante, a amplitude da onda vale y = −10 cm na posição x = 1,8 m. Considere o valor de ymax constante ao longo da propagação da onda.

A função de um desfibrilador é tentar reverter um quadro de fibrilação do músculo cardíaco, a partir da aplicação de descargas elétricas na região do coração do paciente. Um desfibrilador é composto por um banco de capacitores que armazenam energia elétrica para a descarga. Suponha que seja necessária a liberação de 200 J de energia elétrica por um desfibrilador com capacitância de 25 µF, onde 1 µF = 10−6 F. Nesse caso, o desfibrilador deve ser alimentado por uma diferença de potencial igual a:

Uma colisão entre dois automóveis ocorre em um terreno plano. A soma dos momentos lineares (ou quantidades de movimento) dos automóveis imediatamente antes da colisão não é igual à soma dos momentos lineares dos automóveis logo após a colisão. Isso ocorre devido à presença: