Seu pé direito agora também na MEDICINA UNIFESP/2002 FÍSICA 17. A figura representa uma demonstração simples que costuma ser usada para ilustrar a primeira lei de Newton. c m → F b) Nem sempre é verdade, pois se F > Fat, o corpo escorrega. Portanto, no caso limite: F = Fat F=µ.N F = µ . m . g ⇒ F = 0,15 . 0,01 . 10 ⇒ ⇒ F = 0,015 N = 1,5 x 10–2 N A força deve ser superior a 1,5 x 10–2 N. O copo, sobre uma mesa, está com a boca tampada pelo cartão c e, sobre este, está a moeda m. A massa da moeda é 0,010 kg e o coeficiente de atrito estático entre a moeda e o→cartão é 0,15. O experimentador puxa o cartão com a força F, horizontal, e a moeda escorrega do cartão e cai dentro do copo. a) Copie no caderno de respostas apenas a moeda m e, nela, represente todas as forças que atuam sobre a moeda quando ela está escorregando sobre o cartão → puxado pela força F. Nomeie cada uma das forças representadas. b) Costuma-se explicar o que ocorre com a afirmação de que, devido à sua inércia, a moeda escorrega e cai dentro do copo. Isso é sempre verdade ou é necessário que o → módulo de F tenha uma intensidade mínima para que a moeda escorregue sobre o cartão? Se for necessária essa força mínima, qual é, nesse caso, o seu valor? (Despreze a massa do cartão, o atrito entre o cartão e o copo e admita g = 10 m/s2.) → Resolução: a) 18. Uma xícara vazia cai de cima da mesa de uma cozinha e quebra ao chocar-se com o piso rígido. Se essa mesma xícara caísse, da mesma altura, da mesa da sala e, ao atingir o piso, se chocasse com um tapete felpudo, ela não se quebraria. a) Por que no choque com o piso rígido a xícara se quebra e no choque com o piso fofo do tapete, não? b) Suponha que a xícara caia sobre o tapete e pare, sem quebrar. Admita que a massa da xícara seja 0,10 kg, que ela atinja o solo com velocidade de 2,0 m/s e que o tempo de interação do choque é de 0,50 s. Qual a intensidade média da força exercida pelo tapete sobre a xícara? Qual seria essa força, se o tempo de interação fosse 0,010 s ? Resolução: a) O choque com o piso faz com que surja uma força muito grande, pois o tempo de interação é muito baixo. O choque com o tapete faz este tempo aumentar, diminuindo, assim, a força sobre a xícara e a energia cinética se perde mais lentamente. → → → F at Para → → → t = 0,5 s (1 – F) = – 0,4 N ⇒ F = 1,4 N → P N ⇒ força normal de compressão da moeda sobre o cartão → Fat ⇒ força de atrito entre o cartão e a moeda UNIFESP2002 → (P – F) . 0,5 = 0 – 0,1 . 2 → P ⇒ força peso → b) I = FR . ∆t = ∆ Q ⇒ FR . ∆t = m . Vf – m Vo N Para t = 0,010 s (1 – F) . 0,010 = 0 – 0,1 . 2 1 – F = –20 N ⇒ F = 21 N 1 2 CPV - Seu pé direito agora também na MEDICINA 19. Os líquidos podem transformar-se em vapor por evaporação ou ebulição. Enquanto a evaporação é um fenômeno espontâneo, restrito à superfície do líquido e que pode ocorrer a temperatura e pressão ambientes, a ebulição ocorre em todo o líquido, sob condições de pressão e temperatura determinadas para cada líquido. Mas ambas as transformações, para se efetivarem, exigem o consumo da mesma quantidade de calor por unidade de massa transformada. a) Quando as roupas são estendidas nos varais, ou a água no piso molhado de um ambiente é puxada pelo rodo, tem-se por objetivo apressar a secagem — transformação da água em vapor — dessas roupas ou do piso. Qual a causa comum que se busca favorecer nesses procedimentos? Justifique. b) Avalia-se que a área da superfície da pele de uma pessoa adulta seja, em média, da ordem de 1,0 m2. Suponha que, ao sair de uma piscina, uma pessoa retenha junto à pele uma camada de água de espessura média 0,50 mm. Qual a quantidade de calor que essa camada de água consome para evaporar? Que relação tem esse cálculo com a sensação de frio que sentimos quando estamos molhados, mesmo em dias quentes? Justifique. Dados: densidade da água = 1000 kg/m3; calor latente de vaporização da água = 2300 kJ/kg. Resolução: a) Aumentar a área de contato entre o ar e o líquido gera um aumento na evaporação. Esse é o motivo que faz com que estendamos a roupa esticada e espalhamos a água no chão. As moléculas de água da superfície rompem as pontes de hidrogênio, vencem a pressão local e evaporam. b) Q = m . L Q=d.V.L Q = 1 000 . (1 . 0,5 x 10–3) . 2 300 x 103 Q = 1 150 x 103 J = 1 150 kJ 20. O Sol tem diâmetro de 1,4 . 109 m e a sua distância média à Terra é de 1,5 . 1011 m. Um estudante utiliza uma lente convergente delgada de distância focal 0,15 m para projetar a imagem nítida do Sol sobre uma folha de papel. Ele nota que, se mantiver a imagem do Sol projetada sobre o papel durante alguns segundos, o papel começa a queimar. a) Qual o diâmetro da imagem do Sol projetada no papel? b) A potência por unidade de área da radiação solar que atinge a superfície da Terra, no Brasil, é da ordem de 1000 W/m2. Se a lente que o estudante usa tem contorno circular com 0,10 m de diâmetro, qual a potência por unidade de área da radiação solar que atinge o papel na região onde a imagem do Sol é projetada? (Despreze a radiação absorvida e refletida pela lente). Como você explica a queima do papel utilizando esse resultado? Dado: π = 3,1. Resolução: 1 1 1 = + a) f p p' Desconsiderando a distância do papel à lente em relação à distância do Sol à Terra, temos: 1 1 1 = + 11 0,15 p ' 1,5 x 10 ↑ aproximadamente zero Resolvendo, obtemos p ' = 0,15 m. A = ⇒ i –p ' = o p i ⇒ 9 = 1, 4 x 10 – 0,15 11 ⇒ 1,5 x 10 i = – 1,4 x 10–3 m Logo: diâmetro = 1,4 mm 0,10 b) Árealente = π R2 = 3,1 . 2 2 = 7,75 x 10–3 m2 Potlente = 1000 . 7,75 x 10–3 = 7,75 W = Potpapel Áreapapel 1, 4 x 10 = π r2 = 3,1 . 2 −3 2 = 1,519 x 10–6 m2 Pot 7, 75 = ≅ 5,1 x 106 W/m2 Área 1,519 x 10−6 A potência que chega à Terra foi totalmente concentrada em uma região. Observe que, inicialmente, a potência era 1000 W/m2 e que, após inserirmos a lente, ela passou a ser 5 100 000 W/m2, ou seja, uma potência muito grande, que faz com que o papel queime. Ι= A camada de água absorve 1 150 kJ. Para evaporar, a água retira uma quantidade de calor muito grande de nosso corpo, o que gera uma sensação de frio. UNIFESP2002 CPV Consolação - 3256-8981 • Eldorado - 3813-6299 • Morumbi - 3472-4530 • www.cpv.com.br 3 CPV - Seu pé direito agora também na MEDICINA 21. Na figura, estão representadas duas pequenas esferas de mesma massa, m = 0,0048 kg, eletrizadas com cargas de mesmo sinal, repelindo-se, no ar. Elas estão penduradas por fios isolantes muito leves, inextensíveis, de mesmo comprimento, l = 0,090 m. Observa-se que, com o tempo, essas esferas se aproximam e os fios tendem a tornar-se verticais. COMENTÁRIO DA PROVA DE FÍSICA A prova da Unifesp/2002 priorizou a Mecânica, não abordando a Ondulatória o que, ao nosso ver, é essencial na formação dos futuros médicos e biológos. As questões, de nível médio, envolviam muitos conceitos. As contas normalmente apareciam nos itens “b”. DISTRIBUIÇÃO α l α Óptica 20% Mecânica 40% l a) O que causa a aproximação dessas esferas? Durante essa aproximação, os ângulos que os fios formam com a vertical são sempre iguais ou podem tornar-se diferentes um do outro? Justifique. b) Suponha que, na situação da figura, o ângulo α é tal que sen α = 0,60; cos α = 0,80; tg α = 0,75 e as esferas têm cargas iguais. Qual é, nesse caso, a carga elétrica de cada esfera? (Admitir g = 10 m/s2 e k = 9,0 . 109 N . m2/C2.) Eletricidade 20% Termologia 20% Resolução: a) O atrito com o ar faz com que, com o decorrer do tempo, as esferas se tornem neutras. As massas são iguais e, mesmo que as cargas sejam diferentes, a força elétrica que uma exerce sobre a outra é sempre a mesma. Portanto, todas as forças que atuam em cada esfera são idênticas e, por isso, os ângulos são sempre iguais. b) sen α = α l l x l = 0,6 x = 0,6 l ∴ 2x = 1,2 l 2x = 0,108 m x x 14444444444 44244444444444 43 2x F tg α = E = 0,75 P α → kQ.Q T → P (2x) 2 ∴ FE = 0,75 P 4, 2 x 10− 4 = 0,75 m . g ∴ Q2 = 9 9 x 10 Q = ± 21,6 µC → FE UNIFESP2002 CPV Consolação - 3256-8981 • Eldorado - 3813-6299 • Morumbi - 3472-4530 • www.cpv.com.br