Questões de Física

Em um laboratório didático, um técnico opera um cilindro com êmbolo contendo gás ideal, o qual dispõe de um banho térmico de temperatura controlada (para processos isotérmicos), uma manta isolante (para processos adiabáticos), um trava-êmbolo que impede o movimento (para processos isocóricos) e um conjunto de pesos sobre o êmbolo que mantém a pressão constante quando desejado (processos isobáricos).

Pretendendo explorar de maneira prática seus conhecimentos sobre as leis da termodinâmica, o técnico executa os quatro procedimentos descritos abaixo separadamente, sempre de forma necessária para aproximar os procedimentos de transformações gasosas reversíveis:

• P₁: o cilindro é mergulhado no banho a temperatura constante e o gás sofre uma expansão.
• P₂: o êmbolo é travado e o gás é aquecido.
• P₃: o cilindro é envolvido pela manta isolante e o êmbolo é comprimido rapidamente.
• P₄: uma sequência de etapas leva o sistema de volta ao estado inicial.
 

I. Em P₁, por ser isotérmico com gás ideal, a variação de energia interna é nula; logo, o gás realiza trabalho positivo na expansão e recebe calor.

II. Em P₂, por ser isocórico, o trabalho é nulo e o calor é positivo, igual ao aumento da energia interna, aumentando com isso sua pressão.

III. Em P₃, durante a compressão adiabática, o meio realiza trabalho sobre o gás, portanto, a energia interna diminui devido à diminuição da temperatura.

IV. Em P₄, ao final do ciclo completo, a variação de energia interna é positiva; logo, a soma dos calores é maior que a soma dos trabalhos no ciclo.

V. Em P₄, como a temperatura final é igual a inicial pode-se afirmar que a temperatura não variou durante o ciclo, mantendo a energia interna constante.

Assinale a alternativa CORRETA.

Segundo a American Heart Association (AHA), o uso precoce de desfibriladores automáticos pode aumentar em até 70% a chance de sobrevivência após uma parada cardíaca súbita. Esses aparelhos funcionam com circuitos elétricos simples, capazes de acumular e descarregar energia rapidamente por meio de capacitores.

    O esquema a seguir representa parte do circuito RC, com resistores ôhmicos, também presentes nos desfibriladores, onde uma fonte ideal de 300 V está ligada em série com uma chave A. Após a chave, o circuito divide-se em três ramos em paralelo.

    Após a chave ser fechada, o circuito permanece assim por tempo suficiente para que os capacitores fiquem completamente carregados. Em seguida, a chave é aberta, isolando a fonte.

Dados:

- Ramo 1: R₁ = 2 kΩ em série com C₁ = 10 µF

- Ramo 2: R₂ = 1 kΩ em série com C₂ = 20 µF

- Ramo 3: R₃ = 4 kΩ e R₄ = 6 kΩ em série.

Analise as afirmativas.

I. Com a chave A fechada, a corrente que atravessa a fonte ideal é de 30 mA.

II. Com a chave A fechada, a energia armazenada no capacitor C₁, totalmente carregado, é de 450 mJ.

III. Com a chave A fechada e o capacitor C₂ completamente carregado, o potencial elétrico sobre ele é menor que 300 V, pois está em série com o resistor R₂.

IV. Com os capacitores completamente carregados, a carga elétrica total acumulada na associação é de 9 mC.

V. Com a chave A aberta, não haverá corrente percorrendo o circuito RC.

Assinale a alternativa CORRETA.

Durante um exame de imagem por Doppler vascular, um neurologista observa um aneurisma fusiforme em uma artéria cerebral de um paciente. A artéria saudável possui diâmetro interno de 8 mm e conduz sangue com velocidade média de 0,4 m/s. No trecho com aneurisma, o diâmetro da artéria dobra, atingindo 16 mm, e o escoamento permanece estável. Sabe-se que o sangue pode ser tratado como fluido incompressível em regime laminar permanente.

Com base nessas informações, analise as afirmativas.

I. A velocidade do sangue no aneurisma é de aproximadamente 0,1 m/s, considerando a densidade do sangue constante.

II. A velocidade da corrente sanguínea é maior no interior do aneurisma, em razão do maior volume de sangue que atravessa a artéria.

III. A vazão sanguínea se mantém constante ao longo da parte da artéria examinada.

IV. A relação entre áreas e velocidades só é válida para fluidos ideais, ou seja, sem viscosidade.

V. A redução da velocidade do sangue, no interior do aneurisma, pode favorecer a formação de trombos.

Assinale a alternativa CORRETA.

A radioatividade é um tema comum às disciplinas de Física e Química, sendo amplamente aplicada na medicina diagnóstica. Um dos radioisótopos mais utilizados é o Tecnécio-99m, que emite radiação gama e possui meiavida de 6 horas, ideal para procedimentos como a cintilografia óssea.

    Um paciente recebe 160 mg de Tecnécio-99m, às 8h da manhã, para a realização de uma cintilografia óssea, com o objetivo de investigar possíveis metástases ósseas, decorrentes de um câncer de próstata, previamente diagnosticado.

Analise as afirmativas.

I. A radiação gama possui alta frequência e pequeno comprimento de onda, características típicas de radiações eletromagnéticas de alta energia.

II. Às 20h, restarão 80 mg do isótopo no organismo.

III. A radiação gama, emitida pelo decaimento do Tecnécio-99m, permite sua detecção externa, uma vez que ela atravessa tecidos biológicos com relativa facilidade.

IV. Em um campo magnético, a radiação alfa sofre desvio em sentido oposto ao da radiação beta, enquanto a radiação gama não sofre qualquer desvio em seu movimento.

V. Como as células e moléculas do corpo humano, por onde a radiação gama atravessa, são de dimensões muito pequenas, a radiação sofre grande difração, sendo este um fenômeno necessário para a realização da cintilografia médica.

Assinale a alternativa CORRETA.

O astrônomo Edwin Hubble (1889–1953) foi responsável por uma verdadeira revolução na cosmologia moderna ao demonstrar, a partir de observações astronômicas, que existem outras galáxias além da Via Láctea e que o universo está em expansão acelerada. Sua contribuição deu origem à chamada Lei de Hubble, e sustentou as bases da teoria do Big Bang.

    Em sua homenagem, foi lançado em 1990 o Telescópio Espacial Hubble, posicionado fora da atmosfera terrestre, com o objetivo de capturar imagens precisas e detalhadas do universo profundo.

    Em 2025, comemoram-se os 35 anos do Hubble, marco da instrumentação óptica astronômica moderna. Essa data serve de inspiração para revisitarmos os fundamentos físicos dos instrumentos ópticos clássicos como lupas, microscópios e lunetas, que possibilitam ao ser humano enxergar o que está além da capacidade natural dos olhos.

Com base nos conhecimentos de óptica geométrica, em relação aos instrumentos ópticos tradicionais, analise as proposições.

I. A lupa é formada por uma lente convergente, e a imagem formada é virtual, direita e maior que o objeto.

II. No microscópio composto, a objetiva forma uma imagem real e invertida, que é ampliada novamente pela ocular, gerando uma imagem final virtual e invertida.

III. A luneta astronômica tradicional utiliza duas lentes convergentes (objetiva e ocular), resultando em uma imagem final real, invertida e ampliada.

IV. A distância focal da objetiva de um microscópio composto costuma ser menor que a da ocular, enquanto na luneta astronômica ocorre o contrário — a objetiva tem distância focal maior que a ocular.

V. A luneta terrestre (como a de Galileu) utiliza uma ocular divergente, o que proporciona uma imagem direita, ao contrário das lunetas astronômicas e do microscópio composto, que utilizam oculares convergentes e produzem imagens invertidas.

VI. A vergência da ocular de uma luneta terrestre é positiva, enquanto a da luneta astronômica é negativa, o que permite identificar o tipo de instrumento óptico, observando a natureza da lente utilizada.

Assinale a alternativa CORRETA.

A ablação é um procedimento médico que consiste na destruição controlada de tecido, muitas vezes por radiofrequência ou bisturi eletrônico, utilizado em intervenções cirúrgicas como tratamento de arritmias cardíacas, lesões malignas ou lesões de partes moles.

Durante uma dessas intervenções, a lâmina de um bisturi eletrônico executa um movimento harmônico simples (MHS) ao longo de uma linha reta, com posição dada pela função:

em que x está em milímetros, o tempo t em segundos e a massa do conjunto lâmina-suporte é de g.

Com base na função dada e nos princípios do MHS, considerado ideal, analise as afirmativas.

I. A pulsação do movimento é rad/s, o que corresponde a uma frequência de Hz.

II. A elongação máxima da lâmina durante o movimento é de mm.

III. No MHS, a aceleração é sempre proporcional à elongação e tem sinal oposto a ela.

IV. O módulo da velocidade máxima da lâmina é mm/s.

V. A energia mecânica do sistema varia, continuamente, ao longo do tempo, devido ao trabalho realizado pela força restauradora presente no MHS.

Assinale a alternativa CORRETA.