O CORPO HUMANO E A FÍSICA

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1 1 a fase Prova para alunos do º e 3º anos LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO: 01) Esta prova destina-se exlusivamente a alunos dos o e 3º anos do ensino médio. Ela ontém trinta questões. 0) Os alunos do º ano devem esolher livremente vinte questões para resolver. 03) Os alunos do 3º ano devem também esolher vinte questões para resolver, exetuando as questões 01, 0, 03, 04 e ) Cada questão ontém ino alternativas, das quais apenas uma é orreta. 05) A alternativa julgada orreta deve ser assinalada na Folha de Respostas. 06) A Folha de Respostas om a identifiação do aluno enontra-se na última página deste aderno e deverá ser entregue no final da prova. 07) A duração desta prova é de quatro horas, devendo o aluno permaneer na sala por no mínimo noventa minutos. 09) É vedado o uso de quaisquer tipos de aluladoras e telefones elulares. Use quando neessário: g = 10m/s (aeleração gravitaional loal) π = 3; 1 al = 4, J O CORPO HUMANO E A FÍSICA As questões de 01 a 04 são referentes ao texto abaixo: Le Parkour salta do anonimato e ai nas graças dos jovens aventureiros. Se voê já viu um sujeito esalando muros ou torres elétrias ele pode não ser um ladrão, um pihador ou simplesmente um maluo que não tem amor à vida. Na verdade esse rapaz pode ser um amante do Le Parkour, a nova febre entre os pratiantes de exeríios. Le Parkour signifia "O Perurso" e tem esse nome em franês porque o seu riador vem de lá. David Belle herdou do pai e do avô bombeiros a paixão por aventura e situações de aparente perigo. A partir daí tornou isso um esporte e um meio de ganhar a vida. Outro pioneiro dessa atividade, Sébastien Fouan, protagonizou uma ena inrível na abertura do filme Casino Royale, de 006. Ele foi ontratado pela produção para a ena de introdução do longa. A função de seu personagem era fugir do agente James Bond. São seis minutos de pulos, puxões e vôos nos quais ele sobe até num guindaste de um arranha-éu em onstrução. A premissa básia do Le Parkour é esqueer que existem obstáulos à sua frente. Na teoria, essa aventura não tem limites. Não importa se o obstáulo é um trono de árvore de um metro ou um prédio de ino andares. Se ele estiver em seu aminho, voê tem que saber omo superá-lo. (fev/011) 1

2 01) Em um salto vertial a tíbia humana é apaz de suportar um impato de 130 vezes o peso de um adulto de 75 kg. Ao saltar de uma altura h a artiulação do joelho é omprimida em 1 m quando hega ao solo. Para que o atleta pare ompletamente ao hegar ao solo sem que frature a tíbia, este deve desaelerar a uma taxa de (g é a aeleração gravitaional loal): (a) g (b) 7,5g () 75g (d) 130g (e) 150g 0) A altura máxima de um salto para que o atleta não tenha a tíbia fraturada é aproximadamente: (a) 1,10 m (b) 1,30 m () 1,50 m (d) 1,75 m (e),60 m 03) A veloidade a qual o atleta hega ao solo é aproximadamente: (a) 5,0 m/s (b) 8, m/s () 10,4 m/s (d) 11,0 m/s (e) 1,5 m/s 04) O tempo neessário para que o atleta pare ompletamente depois de hegar ao solo em milésimos de segundo (ms) é: (a) 1,35 ms (b) 1,8 ms (),30 ms (d),75 ms (e) 3,85 ms 05) Vítimas de paralisia erebral ou lesão na oluna neessitam de fisioterapia para a melhora da qualidade de vida. Tal trabalho é realizado dentro da água para exigir menor esforço do paiente. A razão entre o trabalho realizado dentro e fora da água para um orpo que se enontra 75% fora da água desloar-se uma distânia d na vertial é (onsidere: onde ρ a é a densidade da água e ρ a densidade do orpo): ρa ρa 3ρa ρa ρa (a) 1 (b) 1 () 1 (d) 1 (e) 1 ρ ρ 4ρ 4ρ 5ρ As questões de 06 a 08 são referentes ao texto abaixo Um aluno interessado em estudar a físia do orpo humano elaborou o seguinte experimento para simular o funionamento do pulmão humano. Para isso utilizou uma garrafa pet (sem fundo), anudos de refrigerante e bexigas (ver figura ao lado). A bexiga presa ao fundo da garrafa faz o papel do diafragma, que varia a pressão interna do sistema ao ser estiada. Assim o ar externo entra pelo anudo (nariz) e infla a bexiga interna (pulmões). 06) Sobre o texto e a figura aima é orreto afirmar que: (a) Ao estiarmos a bexiga no fundo da garrafa a pressão dentro dos pulmões se iguala a pressão externa. (b) Iniialmente o ar preso na garrafa está a uma pressão menor que a pressão externa. () Ao aumentarmos o volume do sistema diminuímos a pressão dentro dos pulmões. (d) Para que os pulmões inflem é neessário que a pressão interna do sistema aumente. (e) A quantidade de gás dentro dos pulmões não se mantém onstante mesmo não estiando a bexiga, pois o anudo está aberto. P 0 bexiga bexiga 07) Considerando que ao estiar a bexiga o sistema tem seu volume aumentado em 0% e que a temperatura se manteve onstante no proesso, a variação de pressão dentro do sistema é: P0 P (a) (b) P 0 () 0 5 P (d) P 0 (e) ) Em uma inspiração/expiração forçada troamos 4,5 litros de ar om o ambiente. Porém o pulmão nuna está ompletamente vazio. Há sempre um volume de ar residual, de aproximadamente 1,5 litros. Se a bexiga pudesse expandir seu volume na mesma proporção que o pulmão humano, o aumento perentual da quantidade de ar dentro da bexiga seria: (a) 100% (b) 150% () 180% (d) 00% (e) 30%

3 As questões de 09 a 11 são referentes ao texto abaixo. Quando nos deparamos om avisos de Cuidado, alta tensão, a aveira desenhada no aviso deixa laro o riso de vida que orremos. Porém o riso não está relaionado à tensão, mas sim à orrente que atravessa o orpo. Na faixa 1 a 5 ma (ma = 10-3 A) já é possível sentir a orrente através do orpo, om 10 ma omeçamos a sentir dor. Ao levarmos um hoque de 1000 V, a orrente de 100 ma que atravessa o orpo além de dor é apaz de ausar ontrações musulares terríveis, porém um hoque de 5000 V é fatal. 09) De aordo om o texto, a orrente apaz de levar um ser humano a morte é: (a) 150 ma (b) 00 ma () 50 ma (d) 300 ma (e) 500 ma 10) Apesar da orrente elétria atravessar todo o orpo ausando danos aos órgãos, as extremidades de uma pessoa (mãos é pés) são as partes do orpo visivelmente mais danifiadas durante a eletroussão. Isso se deve ao fato de que: (a) A potênia dissipada é maior nas extremidades, ausando queimaduras mais graves. (b) A orrente é desprezível no interior do orpo humano. () As extremidades do orpo possuem menor apaidade térmia, e onseqüentemente sofrerão maior variação de temperatura. (d) Mãos e pés são responsáveis por fehar o iruito, a orrente entra através das mãos e hega a terra através dos pés. (e) Ao fehar o iruito, mãos e pés são atravessados por uma orrente maior ausando maior dano. 11) A potênia dissipada pelo orpo humano em um hoque fatal é: (a) 500 W (b) 1000 W () 1500 W (d) 000 W (e) 500 W 1) A atarata é uma patologia dos olhos que onsiste na opaidade parial ou total do ristalino ou de sua ápsula. Pode ser desenadeada por vários fatores, omo traumatismo, idade, Diabetes mellitus, uveítes, uso de mediamentos, et. Tipiamente apresenta-se omo embaçamento visual progressivo que pode levar a egueira ou visão subnormal. ( fev/01). É muito omum o desenvolvimento de atarata em idosos, sendo neessária intervenção irúrgia. No desenvolvimento iniial da atarata relaionada a idade a magnifiação das lentes (ristalino) pode ser aumentada ausando miopia; o gradual amarelamento e o aumento de opaidade da lente podem oasionar redução da perepção do azul. De aordo om o texto e seus onheimentos sobre ótia geométria é orreto afirmar que: (a) A atarata implia na diminuição da intensidade de luz detetada na retina. (b) O indivíduo om atarata enxerga apenas algumas ores devido à lesão no ristalino. () O amarelamento do ristalino se deve ao fato de oorrer maior absorção do amarelo. (d) A atarata implia no aumento da intensidade de luz detetada na retina. (e) Em alguns asos a atarata oasiona aumento da distânia foal do olho afetado. As questões de 13 a 15 são referentes ao texto abaixo: Desafiando o tempo ontra o perigo - Perigos do rebite (...) Após o efeito iniial de euforia que mantém a pessoa aordada, as drogas estimulantes apresentam um efeito olateral hamado de rebote, que provoa intensa depressão do sistema nervoso e sono profundo inontrolável, alerta a doutora Patríia Bighetti, oordenadora Média do Atendimento Pré- Hospitalar da Intervias. Muitos aidentes aonteem devido a esse sono profundo, que hega de repente passado um erto tempo da ingestão de substânias estimulantes, afirma. Outros sintomas da droga são irritabilidade, dilatação das pupilas e náuseas, entre outros. (fev/011) Considere um aminhão desendo uma ladeira à veloidade onstante na iminênia de se hoar om um arro que se move a veloidade onstante (ver figura a seguir). Após o hoque os dois veíulos permaneem unidos. A massa do aminhão é 40 vezes maior que a massa do arro (m). 3

4 40m v θ m v/ 13) De aordo om a figura, o oefiiente de atrito inétio dos pneus do aminhão om o asfalto é (a) sen θ (b) os θ () tg θ (d) sen ( θ ) (e) tg ( θ ) 14) De aordo om a figura anterior e om as informações forneidas é orreto afirmar que: (a) Após o hoque a veloidade do onjunto aminhão-arro é igual à média aritmétia das veloidades iniiais respetivas. (b) A energia final do sistema é maior que a iniial devido ao hoque. () O hoque não altera a energia do sistema. (d) A quantidade de movimento total do sistema é onservada, pois não há forças externas. (e) Em hoques omo esse não há onservação de quantidade de movimento. 15) A veloidade final do onjunto aminhão-arro é: (a) v (b) v () v (d) v (e) v As questões 16 e 17 são referentes ao texto abaixo: (...) Os reflexos envolvem iruitos nervosos simples, prinipalmente entre os músulos e a medula espinhal, embora o érebro também possa tomar parte. O ato de retirar subitamente a mão de uma hama é um reflexo. Reeptores sensoríais na pele transmitem impulsos nervosos para a medula espinhal. Em seguida, os impulsos voltam, através de élulas nervosas motoras espeiais, aos músulos que ontrolam o movimento da mão. Os músulos ontraem-se. A mão dá um salto e se afasta. Uma "fração de segundo" depois sentimos a dor, mas a mão está a salvo. ( 16) Um motorista viaja a 7 km/h quando vê um obstáulo a 100 m de distânia. Felizmente os freios são aionados a tempo e este para a 71 m do obstáulo. Porém os freios não são aionados imediatamente, o ser humano possui um tempo de reflexo. O tempo de reflexo médio do ser humano é (o oefiiente de atrito estátio entre o asfalto e os pneus é aproximadamente 0,8; ms = 10-3 s): (a) 50 ms (b) 100 ms () 150 ms (d) 00 ms (e) 300 ms 17) Para distânias da ordem de 100 m, a veloidade máxima aproximada que o motorista do problema anterior pode ter é: (a) 100 km/h (b)10 km/h () 140 km/h (d) 160 km/h (e) 180 Km/h As questões de 18 a 0 são referentes ao texto abaixo. O ser humano possui a apaidade de manter uma temperatura média de 36 C. O estado febril é araterizado para temperaturas entre 37,5 C e 38 C. Para temperaturas superiores é diagnostiada febre. Os médios reomendam mediação adequada e banho para baixar a temperatura. A água do banho deve estar a uma temperatura de 30 C aproximadamente. 4

5 18) Contando apenas om um termômetro graduado na esala fahrenheit uma mãe verifiou que seu bebê estava a uma temperatura de 100,4 F. A temperatura do bebê em Celsius é: (a) 37,5 C (b) 38,0 C () 38,5 C (d) 39,0 C (e) 39,5 C Obs: (0 o C 3 o F e 100 ºC 1 o F) 19) De aordo om o texto e seus onheimentos sobre alorimetria é orreto afirmar que: (a) A água do banho baixa a apaidade térmia do orpo humano. (b) A água do banho aumenta a apaidade térmia do orpo humano. () A água do banho não altera a apaidade térmia do orpo humano. (d) A apaidade térmia da água é negativa. (e) A temperatura de equilíbrio é definida omo a média das temperaturas iniiais. 0) O volume mínimo de água neessário para que um bebê de 3 kg tenha sua temperatura de 39 ºC baixada de 1 C é aproximadamente: (a) 0,30 litros (b) 0,50 litros () 0,60 litros (d) 0,80 litros (e) 1,00 litros o O alor espeífio do ser humano é : 0,85al / g C 3 A densidade da água é: 1g / m As questões 1 e são referentes ao texto e à figura abaixo. Para fazer lentes de ontato é neessário medir a urvatura da órnea. O método onsiste em analisar a imagem refletida pela órnea (ver figura a seguir). objeto m órnea 1) A imagem formada é: (a) Real, maior e invertida. (b) Virtual, menor e direita () Real, menor e direita (d) Virtual, maior e invertida (e) Real, maior e direita ) Sabendo que o aumento da imagem é igual a 6 1, qual o raio da órnea: (a) 0,40 m (b) 0,50 m () 0,60 m (d) 0,70 m (e) 0,80 m 3) No deorrer do último séulo o ser humano sempre busou por lugares onde possa haver vida. A NASA (Agênia Espaial Ameriana) tem enviado sondas de exploração a Marte om o intuito de reeber informações advindas do planeta vermelho, objetivando uma futura olonização. Apesar de apresentar ondições favoráveis tal olonização enfrentaria problemas omo a elevada pressão atmosféria, baixa gravidade, entre outros. Marte situa-se a 1,5 UA (uma unidade astronômia é igual à distânia da Terra ao 5

6 Sol), sua massa é era de nove vezes menor que a massa da Terra, e seu raio equatorial é era de a metade do raio terrestre. Um ano mariano (tempo neessário para que Marte omplete uma volta em torno do Sol) equivale a (AT = ano terrestre): (a) 6 AT (b) AT () 6 AT (d) AT 4 (e) 6 AT As questões de 4 a 6 são referentes ao texto abaixo: Sanners Ultra- sônios são utilizados para investigar o interior do orpo humano. A base do funionamento onsiste em enviar pulsos de ultra-som e esperar por eos. Reflexões do som oorrem nas interfaes de diferentes teidos. O analisador é passado através da região de interesse e a figura é onstruída eletroniamente por meio do eo, que informa a posição. Ultra-sons são freqüentemente utilizados em apliações obstétrias. Submarinos, golfinhos e moregos utilizam ultra-som num intervalo de freqüênia de khz, enquanto que em diagnóstios médios o intervalo de freqüênia utilizado é 1-0 MHz. Apesar da maior parte da energia do ultra-som ser onvertida em energia térmia e diferente dos raios-x que sempre ausam algum dano ao teido, o ultra-som não é prejudiial a saúde devido a baixa intensidade utilizado nos diagnóstios médios. 4) Ao atravessar o teido humano ultra-sons se propagam a 1500 m/s. Para um aparelho de ultra- som que produz ondas de 3 MHz alule a menor distânia (resolução em milímetros mm) que onseguimos distinguir durante um exame. (a) 0,15 mm (b) 0,5 mm () 0,30 mm (d) 0,50 mm (e) 0,75 mm 5) A profundidade efetiva é definida em termos do omprimento de onda (λ) do ultra-som. Calule a profundidade efetiva para que o ultra-som penetre 10 m no orpo humano. (a) 300 λ (b) 00 λ () 150 λ (d) 100 λ (e) 50 λ 6) A intensidade do ultra-som utilizado em diagnóstios médios é da ordem de 10 W / m. Calule a taxa temporal por unidade de área de variação da temperatura de um adulto de 80 kg submetido ao diagnóstio. o O alor espeífio do teido humano é aproximadamente 0,85al / g C. Considere que 80% da energia arregada pelo ultra-som é transformada em alor e que este é uniformemente distribuído pela superfíie da área investigada. 9 (a),8.10 mk / m s 8 (b) 5,.10 mk / m s 7 () 7,3.10 mk / m s 6 (d) 8,5.10 mk / m s 5 (e) 1,.10 mk / m s As questões de 7 a 30 são referentes ao texto abaixo Os pilotos de F1 passam por um rigoroso treinamento físio para suportar os efeitos das enormes aelerações durante a orrida. Dentre as partes do orpo do piloto, a que mais sofre os efeitos da hamada força G é a musulatura do pesoço que sofre aelerações da ordem de grandeza do valor da gravidade terrestre. Porém a força G do ponto de vista da meânia newtoniana não é uma força, e sim apenas um efeito da inéria sobre o piloto. 6

7 7) De aordo om o texto e seus onheimentos de físia assinale a alternativa falsa. (a) Ao realizar a urva, o piloto tem a sensação de ser empurrado para o entro da urva na direção radial. (b) A inéria é a tendênia que um orpo tem de permaneer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que sofra a ação de uma força externa. () A massa de um orpo é a medida quantitativa de sua inéria. (d) Ao aelerar em uma reta, o piloto é pressionado ontra o bano do arro. (e) Quando o arro vira ontornando o entro da urva, o piloto tende a ontinuar seu movimento na direção tangenial. 8) Um arro de F1 entra numa urva de raio igual a 50 m om veloidade igual a 180 km/h. A aeleração sofrida pelo pesoço do piloto (em termos da aeleração gravitaional loal g) é: (a) 4 g (b) 5 g () 6 g (d) 7 g (e) 8 g Ao ontrário da força G, a força entrípeta se enaixa na definição newtoniana de força. Um motor faz om um orpo preso (de massa 1 kg) a uma mola gire om freqüênia onstante igual a 50 Hz sobre uma superfíie plana (de aordo om a figura abaixo). 4 k = 6x10 N/m 50 m 9) O omprimento iniial da mola era: (a) 0,75 m (b) 0,90 m () 1,5 m (d) 1,75 m (e),00 m 30) A energia total (energia de rotação e potenial elástia) do sistema é: (a) 4 kj (b) 16 kj () 8 kj (d) 35 kj (e) 4 kj 7

8 FOLHA DE RESPOSTAS DOS º e 3º ANOS PREENCHER USANDO LETRA DE FORMA NOME: FONE P/ CONTATO: ( ) ESCOLA: MUNICÍPIO: ESTADO: ASSINATURA: alternativa questão a b d e º ano 01 º ano 0 º ano 03 º ano 04 º ano