7/24/2019 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 éum 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.

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Chamando de V A  e VC, respectivamente, as velocidades nos capilares e nasartérias, e A A e AC, similarmente, as correspondentes áreas totais, teremos pelaequação da continuidade:

V A . A A=VC . AC 

 A A /AC = VC /V A =1/300 A A =AC /300; Ou seja, a área total das artérias é um trezentos avos daquela doscapilares.

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 densidadeconstante, em regime de fluxo estacionário, existe um compromisso entre avelocidade 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 transversaldo duto é uma constante. O que mostra que, se a área aumenta, avelocidade diminui.

O que ocorre na circulação é que os capilares funcionam como dutosparalelos, cuja soma das áreas é maior que a das artérias; é como setivéssemos um duto equivalente aos capilares de raio maior que o dasartérias. Então, passar das artérias para os capilares é o mesmo que passarde um duto mais estreito para outro largo. Neste caso, como previsto pelaequação 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 mudançade direção na interface entre dois meios que tenham índices de refraçãodiferentes. É por causa da refração da luz vemos um objeto longo como olápis 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 imagemdo peixe, pois a refração da luz faz com que o peixe pareça estar mais

perto da superfície do que realmente está.

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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 umaonda longitudinal, que se propaga pelo espaço apenas em meios materiais, como o arou 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 bolha2 diminui de tamanho. 

X

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b)  Por que isso acontece? Pela Lei de Laplace, a pressão P dentro de uma bolhaé inversamente proporcional ao raio R. Portanto, a bolha menor tem umapressão interna maior. Desta forma, ao serem conectadas, a bolha menoresvaziará 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 àspropriedades dos surfactantes em diminuírem a tensão superficial. Assim, apesar deterem um raio menor, o que levaria a uma pressão interna maior, a diminuição datensão superficial pelos surfactantes ajuda a diminuir a pressão interna nos alvéolosmenores. A presença de surfactantes faz a tensão superficial do alvéolo diminuirquando este diminui de tamanho durante a expiração. Para cada alvéolo existe um

tamanho em que a tensão superficial diminui suficientemente rápido, possibilitando quea pressão comece a cair, ao invés de continuar a decrescer, e isto faz os alvéolosestabilizarem em cerca de um quarto do seu tamanho máximo.