UPE 2024 (SSA 3) — questão 29 de Física

Enunciado em texto
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como , densidade da água , o módulo da carga do elétron como C, massa do próton kg, massa do elétron kg, , constante de Planck Js ou eVs e a velocidade da luz como m/s. 1 atm = Pa. 1 atm = , 1 tonelada-força = N.
Durante um ataque cardíaco, partes superiores e partes inferiores do coração podem começar contrações a taxas diferentes. Muitas vezes essas contrações são extremamente rápidas. Essa vibração não sincronizada do batimento, chamado fibrilação, bombeia pouco ou nenhum sangue e pode danificar o coração. Um desfibrilador usa o choque elétrico para parar momentaneamente o coração para que ele possa voltar a um batimento normal.
Um desfibrilador consiste em duas placas carregadas paralelas conectadas a uma fonte de alimentação que as carrega. A descarga da energia é feita por um pulso elétrico que aplica uma corrente elétrica através de um par de eletrodos nas paredes torácicas do paciente num intervalo de tempo muito curto, como mostra a figura ao lado.
Um desfibrilador típico armazena cerca de 0,4 kJ em energia elétrica criando uma diferença de potencial, aproximadamente, de 2 kV entre as placas. Qual é a capacitância, mF, do capacitor que foi projetado esse desfibrilador?
[Figura: tórax de uma pessoa com o coração desenhado; duas pás de desfibrilador, ligadas por fios, encostadas no peito, uma acima à direita do paciente e outra abaixo à esquerda, com uma seta vermelha indicando o caminho da corrente através do coração.]
Disponível em: https://www.medway.com.br/conteudos/desfibrilacao-quando-indicar-e-como-fazer. Acesso em: 25/07/2023.
A) 100,0
B) 20,0
C) 1,0
D) 0,2
E) 0,1
(Enunciado e figura: SSA 3 — UPE 2024, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a capacitância, em milifarads, de um capacitor que guarda 0,4 kJ sob 2 kV.
Passo 1 — energia num capacitor. A energia armazenada num capacitor de capacitância sob tensão é
Passo 2 — isolar C. Com J e V:
Passo 3 — em mF. Como F:
Conferindo: J. Os desfibriladores reais usam capacitores dessa ordem, de algumas centenas de microfarads.
⚠️ A armadilha: esquecer o fator 1/2 e usar : dá F = 0,1 mF, a alternativa E.
A ideia em uma frase: a energia no capacitor é CU²/2; isolando C, C = 2E/U².
Resposta: alternativa D (0,2 mF).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.