UNICAMP 2004 (2ª fase) — questão 7 de Física

Enunciado em texto
Utilize sempre que necessário na resolução dos problemas.
A elasticidade das hemácias, muito importante para o fluxo sangüíneo, é determinada arrastando-se a hemácia com velocidade constante V através de um líquido. Ao ser arrastada, a força de atrito causada pelo líquido deforma a hemácia, esticando-a, e o seu comprimento pode ser medido através de um microscópio (vide esquema). O gráfico apresenta o comprimento L de uma hemácia para diversas velocidades de arraste V. O comprimento de repouso desta hemácia é micra.
a) A força de atrito é dada por , com b sendo uma constante. Qual é a dimensão de b, e quais são as suas unidades no SI?
b) Sendo em unidades do SI, encontre a força de atrito quando o comprimento da hemácia é de 11 micra.
c) Supondo que a hemácia seja deformada elasticamente, encontre a constante de mola k, a partir do gráfico.
(Gráfico: comprimento L, em m, no eixo vertical, de 10,0 a 12,0, contra a velocidade de arraste V, em m/s, no eixo horizontal, de 0 a 200. Os pontos medidos, de V = 30 a V = 200 m/s, ficam sobre uma reta. Prolongada até V = 0, a reta passa por m (uma seta marca ). Em V = 100 m/s, L = 11,0 m; em V = 200 m/s, L = 12,0 m.)
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2004, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) a dimensão e a unidade da constante da força de atrito; (b) o valor da força quando a hemácia mede 11 µm; (c) a constante elástica da hemácia, tratada como mola.
Item (a) — análise dimensional. Se (em módulo), então . Força tem dimensão e velocidade :
No SI, a unidade de é kg/s (o mesmo que N·s/m).
Item (b) — ler a velocidade no gráfico. Pela reta, µm corresponde a µm/s m/s:
Item (c) — a hemácia como mola. A velocidade é constante, então a hemácia está em equilíbrio: a força elástica que ela faz é igual à força de atrito que a estica. Em µm, a deformação é µm m, com força de N. Pela lei de Hooke:
Conferindo com outro ponto: em µm/s, N e µm: N/m de novo. É justamente porque o gráfico é uma reta que a hemácia se comporta como mola.
⚠️ A armadilha: usar o comprimento total (11 µm) no lugar da deformação (1 µm) na lei de Hooke; o sai 11 vezes menor. E esquecer de passar µm e µm/s para metros: a banca comenta que o candidato bom perdeu ponto só por não escrever a unidade do .
A ideia em uma frase: com velocidade constante, a força elástica da hemácia equilibra o atrito; força sobre deformação dá a constante de mola.
Resposta: (a) , unidade kg/s; (b) N; (c) N/m.
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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