Questõesde CESMAC sobre Física

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.

O gráfico abaixo ilustra a velocidade da ponta de um cateter que se move ao longo de um vaso sanguíneo em um certo intervalo de tempo. No instante t = 0, a posição da ponta do cateter é 8,0 cm em relação a um ponto de referência no vaso. A partir deste gráfico, calcule a posição da ponta do cateter, em relação ao mesmo ponto de referência, no instante em que ela atinge o repouso.

Um exercício fisioterápico consiste em levantar uma bola de massa M, inicialmente em repouso, até uma altura H, onde a bola entra novamente em repouso. Ao fazer isso, uma pessoa gasta uma energia E. Considere que sobre a bola agem apenas a sua força peso e a força exercida pela pessoa. Considere também que a energia gasta pela pessoa no exercício corresponde ao trabalho realizado pela força que ela exerce na bola. Se a massa da bola fosse 3M e altura fosse 2H, o gasto energético da pessoa nesse exercício seria de:

O ouvido humano consegue escutar sons com frequência na faixa de 20 Hz a 20000 Hz. Uma pessoa encontra-se numa região em que a velocidade do som é igual a 340 m/s. Qual é a ordem de grandeza do menor comprimento de onda (em metros) de uma onda sonora capaz de ser ouvida por essa pessoa nessa região?

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.

  

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?

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:  

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

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.

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

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.  

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.

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.

 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: 

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?

A parte principal de um equipamento de ressonância magnética hospitalar é o magneto. Em um dado equipamento, o magneto produz um campo magnético constante e uniforme, de módulo B = 3,0 T e direção horizontal, no espaço onde o paciente será localizado. A figura abaixo mostra uma região das linhas de campo do magneto onde passa um fio condutor fino. Sabendo que em dado instante circula pelo fio condutor uma corrente elétrica de 140 A, calcule o módulo da força magnética sobre o trecho do fio condutor de comprimento total 9 cm mostrado na figura.

  

Uma lente delgada divergente é utilizada para a correção da miopia de um indivíduo. A lente tem distância focal f = −5,00 cm. Considerando um objeto que está a 95,0 cm de distância da lente, a posição da imagem do objeto está em:

Exames de bioimpedância têm sido utilizados para estimar o percentual de massa magra de indivíduos. Essencialmente, o equipamento mede a resistência elétrica entre dois pontos do corpo humano. Em um dado exame deste tipo, os eletrodos utilizados têm uma área A = 1,5 cm2 , com a distância entre eles d = 10 cm. Sabendo que o resultado da medição foi 80 Ω e considerando que a corrente elétrica entre os eletrodos segue ao longo de um cilindro de comprimento d e área de seção transversal A, calcule a resistividade elétrica do tecido humano envolvido nesta medição. 

Um circuito elétrico possui N resistores ôhmicos idênticos, de resistência 3,00 Ω cada, associados em paralelo. Sabe-se que este circuito dissipa uma potência total igual a 12,0 W quando a corrente elétrica em cada resistor é de 0,200 A. Qual é o valor de N?