Questõesde Unichristus 2016 sobre Física

    A temperatura dos répteis é regulada pela temperatura ambiente. Se grandes oscilações térmicas ocorrerem, esses animais podem sofrer bastante. Por exemplo, quando a temperatura ambiente baixa demais, a respiração desses animais tem sua frequência diminuída, eles começam a se alimentar com menos frequência, e, consequentemente, seu metabolismo baixa, perdem peso e a síntese de proteínas sofre disfunções.

    Um tipo de lâmpada adequado para a manutenção das funções vitais desses animais são as infravermelhas, de 100 W, por exemplo, pois, além de fornecerem o calor ideal ao animal, não precisam ser desligadas e também são resistentes à água. A eficiência dessas lâmpadas pode ser testada mergulhando-as em um calorímetro contendo 1 litro de água. Nesses tipos de experimento, pode acontecer de, em 5 minutos após o mergulho da lâmpada, a temperatura da água subir cerca de 3 °C.

      Pelo exposto acima, qual seria, aproximadamente, a quantidade de energia, em percentagem, emitida para fora do calorímetro como radiação?

Dados: dágua (densidade da água) = 103 kg/m3 e

cágua (calor específico da água) = 4.103 J/kg °C

Leia o texto.

Uma das características que as montadoras de automóveis costumam divulgar, quando do lançamento de um novo modelo de carro, é o intervalo de tempo que o veículo demora para, partindo do repouso, alcançar certa velocidade. Por exemplo, num informe publicitário, uma empresa diz que o carro lançado vai do repouso até uma velocidade de 100 km/h em 8s.

Livro Física Ciência e Tecnologia, volume 1, Torres, Carlos Magno A. Ferraro, Nicolau Gilberto Soares, Paulo Antonio de Toledo

A partir da análise do texto, pode-se afirmar que a grandeza física em questão é

Observe a tirinha.

Disponível em: <http://www.cbpf.br/~caruso/tirinhas/>.

A tirinha anterior mostra um experimento com corpos em queda livre no vácuo, explicado satisfatoriamente por Galileu. Nesse caso, pode-se afirmar que 

Fluxo sanguíneo é a quantidade de sangue que passa por uma secção transversal de um vaso, por unidade de tempo. Normalmente, o fluxo sanguíneo é medido em mililitros por minuto ou litros por minuto. Em um adulto, em condições normais e no estado de repouso, o fluxo é cerca de 5.000 mL/min.

O fluxo ao longo de um vaso é definido por dois fatores: o gradiente de pressão entre as extremidades deste vaso e a resistência ao fluxo. Sendo assim, o fluxo é diretamente proporcional à diferença de pressão entre as duas extremidades de um vaso, porém inversamente proporcional à resistência. A diferença de pressão entre as duas extremidades não é a pressão absoluta no vaso, pois, se a pressão nas extremidades fosse igual, não haveria fluxo.

Disponível em:<http://www.uff.br/fisio6/aulas/aula_03/topico_11.htm> . Acesso em: 8 de outubro de 2016.

Na situação descrita, a lei física que traduz o conceito de fluxo é a

     A asma é uma doença inflamatória das vias aéreas respiratórias. Dentre suas principais características, estão a hipertrofia e a contração exagerada da musculatura lisa presente nos brônquios, causando broncoconstrição. Muitos pesquisadores têm dedicado suas pesquisas ao estudo do comportamento mecânico desse músculo utilizando modelos físico-matemáticos. Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e da Universidade de Harvard construíram um modelo composto por n conexões de comprimento ℓ ancoradas em diversos pontos distribuídos em um espaço retangular, para representar o citoesqueleto da célula muscular lisa, como na figura mostrada a seguir. 

Length adaptation of airway smooth muscle: a stoschastic model of cytoskeletal dynamincs. Journal Applied Physiology, 2005. Autores: Paulo S. P. Silveira, James P. Butler e Jeffrey J. Fredberg.

Os pontos ou nós correspondem às adesões focais, e as conexões (linhas), denominadas links, representam os filamentos contráteis que ficam no interior da célula. Um dos testes feitos durante os experimentos com músculo liso é submetê-lo a um deslocamento vertical e verificar a força axial computada.

Sendo assim, a expressão que melhor representa o módulo da força total axial exercida pelas n conexões é

      A função do ouvido humano é converter ondas mecânicas aéreas em sinais elétricos para que o processo de escuta possa acontecer. O ouvido humano possui 3 partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. O ouvido externo é composto pela orelha e pelo canal auditivo externo, funciona como um tubo aberto numa extremidade e fechado na outra pelo tímpano. O ouvido médio é formado basicamente pelo tímpano e por três ossículos. O tímpano tem, aproximadamente, 0,50 cm2 de área e vibra proporcionalmente à frequência das ondas mecânicas que percorrem o canal auditivo externo. Os três ossículos funcionam como uma alavanca e transmitem a vibração timpânica para o fluido presente no ouvido interno. Essa transmissão se dá por meio da comunicação entre o estribo (um dos ossículos) e uma estrutura chamada de janela oval, com 0,030 cm2 de área, que recebe dos ossículos cerca de uma vez e meia a força aplicada no tímpano.

Pelo exposto acima, pode-se concluir que a pressão na janela oval é igual a

        No ar rarefeito, pensamentos confusos, falas arrastadas e, até mesmo, alucinações fazem parte da escalada. Evidências sugerem que altitudes acima de 4700 m, em que a pressão é menor do que 0,65 x 105 Pa, podem causar danos irreparáveis ao cérebro. Nessas altitudes, a quantidade de hemácias que recebem O2 pode diminuir, o que pode justificar os danos cerebrais. Um estudo, publicado no The American Journal of Medicine, mostrou que exames de ressonância magnética realizados em diversos montanhistas revelaram lesões cerebrais, atrofias e aumento dos espaços de Robin, que drenam o fluido cerebral (o aumento desses espaços ocorre principalmente na velhice).

Traduzido e modificado de “Rock and Ice Magazine” e www.marski.org.

Acesso em: em 15 de setembro de 2016.

Pelo exposto acima e sobre a variação da pressão atmosférica com a altura, pode-se afirmar que os montanhistas 

Muitas pessoas acham que praticar exercícios estando gripado facilita a saída da virose do corpo. Na verdade, o contrário é recomendado, ou seja, repouso é necessário para a amenização da virose. A ciência explica que existe uma probabilidade muito alta de o quadro clínico da virose piorar quando se fazem exercícios físicos sob qualquer intensidade. Nesse caso, por exemplo, a febre apresentada pelo paciente pode subir 2 °C acima da temperatura normal (37 °C). Sendo assim, considerando uma pessoa com 100 kg, pode-se afirmar que, para produzir essa diferença de temperatura, é necessária uma quantidade de energia com um valor mais aproximado de

OBS.:

cágua (calor específico da água) = 4000 J/kg ˑ K, ccorpo humano

(calor específico do corpo humano) = 83% do cágua

Em uma academia, um atleta com massa de 64 kg executa um conhecido exercício, o apoio de frente. Tal atividade consiste em flexionar os braços até, praticamente, atingir o peito no solo e subir novamente. A figura abaixo ilustra a posição inicial do exercício. De acordo com a figura, a força de contato de superfície sobre cada mão, considerando o atleta em repouso, valerá, aproximadamente,

Disponível em: <http://www.doutorcoracao.com.br/>. (Fonte modificada)

A aorta, a maior artéria do organismo, conduz todo o sangue bombeado pelo coração para as demais artérias. Tal artéria se eleva para cima a partir do ventrículo esquerdo do coração e curva-se para baixo para levar o sangue para o abdômen.

Considere essa curvatura da aorta como um trecho semicircular de diâmetro 5,0 cm. Sabendo que o sangue flui por esse trecho curvo com velocidade angular de módulo constante de 14 rad/s, qual é a aceleração a que o sangue estará submetido?

       O paraquedismo é visto como um esporte radical e atrai milhares de adeptos em todo o mundo. Entre as suas peculiaridades, estão a variedade de modalidades e as manobras arriscadas que são executadas por seus praticantes. Tais adeptos, antes de abrir o paraquedas, atingem velocidades terminais altíssimas e passam a cair com velocidade constante.

Disponível em:<http://www.futurasaude.com.br/>. (Fonte modificada)

Um paraquedista, de massa m = 70 Kg, faz um salto de um avião. Durante a queda, o esportista atinge a velocidade terminal de 45 m/s. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 , a força de atrito com o ar (arrasto), em newtons, no momento em que ele atinge a velocidade máxima vale 

A integridade da membrana plasmática é vital para que as células executem de forma eficiente suas funções. A membrana celular é uma estrutura composta por duas camadas lipídicas que separam o meio intracelular do extracelular. 

Disponível em:<http://cronodon.com/BioTech/Membranes.htm> .

Por ser uma estrutura em bicamada isolante e possuir a propriedade de separar soluções condutoras tanto do meio intra como do extracelular, a membrana plasmática é responsável pelas propriedades dielétricas das células e tem características capacitivas, demonstrando uma capacitância de 1 µF/cm2 .

OBS.:Considere a permissividade do vácuo como sendo 9 x 10–12 F/m e a constante dielétrica dos lipídios igual a 2.

Sobre o exposto acima, pode-se afirmar que a espessura d da membrana plasmática é, aproximadamente, igual a

O gráfico abaixo revela a pressão hidrostática P versus a profundidade H em três líquidos distintos X, Y e Z. O mesmo bloco foi totalmente submerso a uma mesma profundidade em cada um dos líquidos. Relacionando as intensidades empuxos E a que o bloco ficou submetido em cada circunstância, tem-se que

    O tênis é um esporte baseado na imprevisibilidade. A imprevisibilidade de duração do ponto, seleção do golpe, estratégia, tempo de jogo, clima e o oponente influenciam as demandas fisiológicas da modalidade. Ao contrário de outros esportes, o tênis não tem tempo limite para o seu término. Isso resulta na ocorrência de jogos que duram menos de uma hora e outros que duram mais de 5 horas. Portanto, essas variações requerem que o tenista de sucesso seja altamente treinado anaerobiamente para a realização das atividades durante o jogo e aerobiamente para melhorar a recuperação durante e após as partidas. Durante um saque, o impacto da raquete com a bola, de cerca de 60 g, dura em média 0,05 segundo.

Disponível em: <http://www.efdeportes.com/>. (Fonte modificada)

Numa partida, um tenista profissional saca uma bola com uma velocidade de 60 m/s. Assim, a força, em newtons, aplicada sobre a bola foi de

Sabe-se que a temperatura típica do planeta Terra vale 293 K. Cálculos mostram que, para um planeta reter certo gás por bilhões de anos, a velocidade média de suas moléculas deve ser menor do que 1/6 da velocidade de escape do planeta. Sendo a velocidade de escape no planeta Terra de 11,2 km/s e a constante universal dos gases R = 8,31 J/mol ˑ K, pode-se concluir que a nossa atmosfera contém predominantemente

Dados: Massas Molares (MH = 2 g/mol e MO = 32 g/mol)

Sempre quando temos uma diferença de potencial muito grande entre nuvens ou entre nuvens e terra, podemos ter uma descarga elétrica. É justamente a essa descarga elétrica que damos o nome de raio. Dentro das nuvens, ocorrem as chamadas correntes de convecção. Muitas vezes, essas correntes de ar são tão fortes que as colisões entre o granizo e os cristais de gelo dentro da nuvem eletrizam os cristais com carga positiva e o granizo com carga negativa.

Disponível em:<https://www.infoenem.com.br/> .

Caso essa eletrização seja muito alta, ocorre a indução de uma carga positiva na superfície da Terra, estabelecendo um campo elétrico. Assim, se o campo se tornar muito intenso,

TORRADEIRA ELÉTRICA

Hoje em dia, a torradeira é um aparelho comum em praticamente todas as cozinhas do mundo, não existindo melhor método de se transformar o pão numa deliciosa torrada. Ela é um sistema que transforma energia proveniente da rede elétrica em energia térmica, que transfere calor para o pão ser torrado. A resistência é a responsável pelo aquecimento da torradeira quando ela é conectada a uma fonte de energia elétrica (efeito joule). O elemento de aquecimento de uma torradeira costuma ser um fio feito de uma liga metálica, como níquel e cromo, que tem uma resistência maior do que a de um fio de cobre. Quando a torradeira é ligada, uma corrente flui através do fio, e a resistência faz que o fio se aqueça e fique com uma cor laranja-avermelhada, criando um fluxo de calor que aquece a superfície do pão.

Disponível em:<http://www.proac.uff.br/petroleo/sites/default/files/Relatorio_da_Sanduicheira.pdf> . Acesso: 24/09/2016

Considere uma torradeira de potência 600 W ligada a uma rede de 120 V. A resistividade da liga metálica é ρ = 1,5 10–6 Ω.m, e o diâmetro da secção transversal do fio vale 0,5 mm. Assim, o comprimento do condutor usado nesse modelo de torradeira seria de

Dado: π = 3

Quando um objeto fica sujeito a uma força elástica, seu movimento recebe o nome de movimento harmônico simples. Uma das características desse movimento é que ele é periódico. Isso ocorre porque a partícula, desprezando o atrito, volta a uma certa posição a intervalos de tempo regulares. Esse intervalo de tempo é o período. Por exemplo, você perceberá que a partícula passará pelo centro na mesma direção a intervalos regulares. O período se relaciona com a massa e a constante elástica. Nota-se também que, nos pontos de maior velocidade, o deslocamento é pequeno e, onde o deslocamento é grande, a velocidade é pequena. Por exemplo, na origem (deslocamento igual a zero x = 0), a velocidade é máxima. Quando o deslocamento é máximo (atinge sua amplitude), a velocidade é nula.

Disponível em:<http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/elasticidade/massa_mola/>.

Considere dois sistemas massa-mola C e D cujas energias mecânicas são iguais. Sabendo que as constantes elásticas das molas se relacionam de forma que Kc = 2KD, pode-se afirmar que as amplitudes dos movimentos AC e AD guardam a relação matemática