PUC-PR 2020 (Medicina) — questão 38 de Física
Enunciado em texto
Alguns mamíferos adaptados à vida marinha, como o elefante-marinho e a foca, possuem características fisiológicas que permitem a eles mergulhar a grandes profundidades, prendendo a respiração por vários minutos. Num experimento científico, um pequeno sensor de pressão foi preso ao corpo de um elefante-marinho e, durante um mergulho em busca de alimento, foi registrada a pressão hidrostática () a que o animal ficou submetido, em função do tempo de mergulho (t). De posse dos dados, os cientistas construíram o gráfico mostrado a seguir.
[Gráfico: (atm) no eixo vertical × t (min) no eixo horizontal. A linha sobe em reta de (0; 0) até (0,5; 6), fica horizontal em 6 atm até t = 1,0 min, desce em reta até (1,2; 3) e depois desce em reta, menos inclinada, até (2,0; 0). Linhas tracejadas marcam 6 e 3 atm no eixo vertical e 0,5, 1,0 e 1,2 min no eixo horizontal.]
Considerando a água em equilíbrio hidrostático e sendo g = 10 m/s², 1 atm = Pa e = 1 g/cm³, a respeito do descrito, é CORRETO afirmar que
(A) a trajetória do elefante-marinho durante todo o seu mergulho foi retilínea.
(B) a profundidade máxima atingida pelo animal em seu mergulho foi de 30 m.
(C) a área do gráfico x t é numericamente igual ao deslocamento total do elefante-marinho em seu mergulho.
(D) entre os instantes t = 0,5 min e t = 1,0 min, o elefante-marinho permaneceu em repouso.
(E) a componente vertical da velocidade do elefante-marinho, desde a superfície até atingir a profundidade máxima, foi constante e igual a 2 m/s.
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2020 (Verão), Medicina — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: traduzir o gráfico de pressão em profundidade e julgar as afirmações.
Passo 1 — pressão vira profundidade. A pressão hidrostática (só a da coluna de água, sem a atmosfera) é . Com kg/m³ e g = 10 m/s², cada Pa (1 atm) corresponde a 10 m de água:
Assim, 6 atm = Pa ↔ 60 m, e 3 atm ↔ 30 m. O gráfico é, na prática, o gráfico da profundidade (em escala de 10 m por atm).
Passo 2 — a descida. De t = 0 a t = 0,5 min = 30 s, a profundidade cresce linearmente de 0 a 60 m. Taxa constante quer dizer componente vertical da velocidade constante:
Isso é exatamente a afirmação (E).
Por que não as outras: (A) o sensor só mede pressão, isto é, profundidade; nada se sabe do movimento horizontal, então não dá para afirmar que a trajetória é retilínea. (B) a profundidade máxima é 60 m (30 m corresponde a 3 atm). (C) a área sob tem unidade de pressão × tempo, não de comprimento; o que daria deslocamento seria a área de um gráfico de velocidade. (D) entre 0,5 e 1,0 min a profundidade ficou constante, mas o animal pode ter nadado na horizontal (estava em busca de alimento); não dá para dizer que ficou em repouso.
⚠️ A armadilha: ler o gráfico como se fosse de posição completa (e marcar D) ou de velocidade (e marcar C). Ele informa só a profundidade, ou seja, a coordenada vertical.
A ideia em uma frase: na água, cada 1 atm de pressão hidrostática equivale a 10 m de profundidade; reta no gráfico de pressão é velocidade vertical constante.
Resposta: alternativa E (componente vertical constante de 2 m/s na descida).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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