GABARITO - AP2-Biofisica-2013-2

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Gabarito da 2ª.Avaliação Presencial – 2013/2 de Biofísica 
 
1. Quando o pneu do carro fura e tentamos trocá-lo, muitas vezes não conseguimos soltar o 
parafuso que prende o pneu na roda com as mãos, mesmo usando uma chave em cruz ou 
em L. Proponha uma maneira de solucionar este problema, explicando os princípios físicos 
envolvidos na solução apontada. 
 
Se não conseguimos girar o parafuso, é porque o torque produzido não é 
suficiente, e precisa ter seu módulo aumentado. Para aumentar a intensidade 
desse torque podemos aumentar a força, pisando na chave de roda. Podemos, 
também, aumentar o braço da alavanca, usando uma chave de roda mais 
comprida, por exemplo. O uso de lubrificação nos parafusos, para reduzir a 
força de atrito, também é uma solução válida. 
 
2. Abaixo encontram-se os esquemas de formação da visão em um olho normal um olho 
míope e um olho hipermetrope. Explique como ocorrem esses defeitos visuais, quais as 
lentes apropriadas para a correção de cada um e como essas lentes corrigem o problema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A miopia é o distúrbio visual que acarreta uma focalização da imagem antes de 
esta chegar à retina. Uma pessoa míope consegue ver objetos próximos com 
nitidez, mas os distantes são visualizados como se estivessem embaçados 
(desfocados). A correção da miopia é feita com lentes divergentes. A finalidade 
da lente divergente é fazer com que os raios de luz provenientes do “infinito” 
pareçam originar-se no ponto remoto do míope. 
 
3. Sabemos que um raio de luz sofre mudança de direção na interface entre dois meios que 
tenham índices de refração diferentes. É por causa da refração da luz vemos um objeto 
longo mergulhado até sua metade na água como se ele tivesse sido partido. Sendo assim, 
se um pescador quiser fisgar um peixe lançando obliquamente um arpão, ele deverá 
arremessá-lo acima ou abaixo da posição em que vê o peixe? Por que? 
 
Ele deve jogar o arpão abaixo da imagem do peixe, pois a refração da luz faz 
com que o peixe pareça estar mais perto da superfície do que realmente está. 
 
4. Nas artérias, a velocidade do sangue é da ordem de 30cm/s enquanto que nos capilares é 
da ordem de 1mm/s. 
a) Calcule a relação entre as áreas das secções transversais totais das artérias e 
capilares. 
 
Chamando de VA e VC, respectivamente, as velocidades nos capilares e nas 
artérias, e AA e AC, similarmente, as correspondentes áreas totais, teremos 
pela equação da continuidade: 
VA . AA=VC . AC 
AA /AC = VC /VA =1/300 
AA =AC /300; Ou seja, a área total das artérias é um trezentos avos daquela 
dos capilares. 
 
 
b) Explique, a partir de princípios da Hidrodinâmica, porque a velocidade do sangue nos 
capilares cai em relação à velocidade nas artérias. 
 
A equação da continuidade estabelece que, para um líquido de densidade 
constante, em regime de fluxo estacionário, existe um compromisso entre a 
velocidade e a área da secção transversal do duto, na forma V1 . A1 = V2 . A2, 
ou seja, o produto da velocidade do líquido pela área da secção transversal do 
duto é uma constante. O que mostra que, se a área aumenta, a velocidade 
diminui. 
 
O que ocorre na circulação é que os capilares funcionam como dutos 
paralelos, cuja soma das áreas é maior que a das artérias; é como se 
tivéssemos um duto equivalente aos capilares de raio maior que o das artérias. 
Então, passar das artérias para os capilares é o mesmo que passar de um duto 
mais estreito para outro largo. Neste caso, como previsto pela equação da 
continuidade, teremos uma diminuição da velocidade. 
 
5. Para entender a física do alvéolo precisamos entender a física das bolhas. A pressão dentro 
de uma bolha é inversamente proporcional ao raio e diretamente proporcional à tensão 
superficial T, segundo a Lei de Laplace: P = 4 T / R. Ao colocarmos duas bolhas de sabão 
nos extremos de um tubo, com uma válvula separando-as como mostrado na Figura abaixo, 
quando a válvula for aberta para conectá-las: 
 
a) Que bolha você espera que diminua de tamanho e qual irá aumentar o seu tamanho? 
A bolha 1 aumenta e a bolha 2 diminui de tamanho. 
 
b) Por que isso acontece? 
Pela Lei de Laplace, a pressão P dentro de uma bolha é inversamente proporcional ao 
raio R. Portanto, a bolha menor tem uma pressão interna maior. Desta forma, ao serem 
conectadas, a bolha menor esvaziará o seu ar para o interior da maior. 
 
c) Embora os alvéolos não sejam exatamente como bolhas de sabão, sabemos que existe uma 
tendência do alvéolo menor colapsar. Qual a razão para que a maioria dos alvéolos não colapse 
durante a respiração? 
A razão da maioria dos alvéolos não colapsarem (murcharem) está relacionada às 
propriedades dos surfactantes em diminuírem a tensão superficial. Assim, apesar de 
terem um raio menor, o que levaria a uma pressão interna maior, a diminuição da 
tensão superficial pelos surfactantes ajuda a diminuir a pressão interna nos alvéolos 
menores. A presença de surfactantes faz a tensão superficial do alvéolo diminuir 
quando este diminui de tamanho durante a expiração. Para cada alvéolo existe um 
tamanho em que a tensão superficial diminui suficientemente rápido, possibilitando que 
a pressão comece a cair, ao invés de continuar a decrescer, e isto faz os alvéolos 
estabilizarem em cerca de um quarto do seu tamanho máximo.