AP2 BIOFISICA 2015 1 com gabarito

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Gabarito AP2 - Biofísica 
 
1. Responda às duas questões abaixo (2 pontos): 
a. Qual a diferença entre FORÇA e PRESSÃO? 
Podemos definir a pressão sobre uma superfície A como a relação entre o 
módulo da força aplicada à superfície e a área desta superfície (P=F/A). 
Observação: o mais correto seria definir a pressão sobre uma superfície A como a 
relação entre o módulo da força perpendicular aplicada à superfície e a área desta 
superfície. Pressão é uma grandeza escalar e a sua unidade no Sistema Internacional 
de Unidades (SI) é o Pa, em homenagem a Blaise Pascal. A unidade de força é o newton 
(N) e a unidade de área é o m2, ambas no SI. A razão entre força e área resulta em 
N/m2. 
b. Dê um exemplo onde uma pessoa possa perceber claramente essa diferença. 
São vários exemplos possíveis. 
2. Você estudou na web aula sobre princípios de hidrodinâmica as forças de coesão e 
adesão de um líquido. Olhando a figura abaixo, onde vemos que o nível do líquido no 
canudo está maior do que o nível do liquido no copo, responda (1,5 pontos): 
a. O que é força de coesão? É a força de atração entre as moléculas de um 
líquido. As moléculas de água estão unidas através das ligações de hidrogênio. 
b. O que é força de adesão? É uma força de atração entre as moléculas de um 
líquido e da superfície de um sólido quando estes estão em contato direto. 
c. A figura mostra que tipo de força? A figura mostra a capilaridade, que é 
um fenômeno físico resultante das forças de adesão e coesão da molécula de 
água. 
 
 
3. Nas artérias, a velocidade do sangue é da ordem de 30cm/s enquanto que nos 
capilares é da ordem de 1mm/s. (2 pontos) 
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. 
 
4. Responda as questões abaixo (1 ponto): 
a) Na figura abaixo o lápis parece torto. Por quê? 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 como o 
lápis mergulhado até sua metade na água como se ele tivesse sido partido. 
 
 
b) De acordo com sua resposta na letra a, 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 quê? 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. 
 
5. Na aula 8 estudamos a biomecânica. Vimos que a 1a Lei de Newton (princípio da 
inércia) também pode ser aplicada para movimentos rotacionais, com o seguinte 
enunciado: “O momento angular de um objeto permanece constante, a menos que um 
torque externo resultante seja exercido sobre ele.” 
Vimos que, da mesma forma que temos dificuldade em parar um corpo em 
movimento linear, encontramos resistência ao tentarmos parar um corpo que esteja 
girando. Só que, neste caso, a inércia não depende somente da velocidade de rotação 
e da massa, mas também de como essa massa está distribuída. Vimo que se você se 
sentar numa cadeira giratória e começar a girar, tirando os pés do chão, ao abrir os 
braços a sua velocidade de rotação irá diminuir. 
Baseado no que você estudou da aula 8 e no texto acima, assinale a única opção 
correta (1 ponto): 
 
a) Nas duas figuras o momento angular da bailarina é o mesmo, se desprezarmos as 
forças de atrito. 
b) Na figura da esquerda a bailarina está com os braços abertos, e portanto a sua 
velocidade angular é maior. 
c) Na figura da direita a bailarina está com os braços abertos, e portanto a sua 
velocidade angular é maior. 
d) Na figura da esquerda a bailarina está com os braços fechados, e portanto a sua 
velocidade angular é menor. 
e) Na figura da direita a bailarina está com os braços fechados, e portanto a sua 
velocidade angular é menor. 
 
 
6. Do ponto de vista Físico, o que é som? (1 ponto) O som pode ser definido como uma 
onda longitudinal, que se propaga pelo espaço apenas em meios materiais, como o ar 
ou a água. 
7. Para entendermos a física do alvéolo precisamos entender a física das bolhas. A 
pressão dentro de uma bolha é inversamente proporcional ao raio R e diretamente 
proporcional à tensão superficial T, de acordo com a Lei de Laplace: P =4T/R. Na figura 
abaixo colocamos duas bolhas de sabão nos extremos de um tubo, com uma válvula 
separando-as. Quando a válvula for aberta, permitindo uma conexão entre elas: (1,5 
pontos) 
 
 
a) Que bolha você espera que diminua de tamanho? A bolha 1 aumenta e a bolha 
2 diminui de tamanho. 
X 
 
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 uma bolha de sabão, 
sabemos que há uma tendência dos alvéolos menores colapsarem durante a 
respiração. Por que isso não acontece? 
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.