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Ciências da Natureza
e suas Tecnologias
Física
Prof. Eduardo cavalcanti
20
nº
Enxergando com Sons
A possibilidade de obter imagens internas do corpo
usando tipos de ondas atraiu os cientistas desde que os
primeiros aparelhos de sonar foram desenvolvidos para
aplicações militares e industriais. O sonar, utilizado desde a
Segunda Guerra Mundial para localizar objetos submersos,
como submarinos e cardumes de peixes, utiliza um pulso
curto de som (onda mecânica) de altíssima frequência (alguns
milhões de ciclos por segundo), denominado ultrassom,
pois somos incapazes de ouvi-los (nossa audição trabalha
na faixa entre 20 a 20.000 ciclos por segundo, apenas).
Ao detectar o eco (reflexão) dessa onda de som em um objeto
distante, imerso em ar ou água, é possível para o equipamento
computar a sua distância da fonte de emissão do som, bem
como o grau de refletividade do material que é feito. Essa
propriedade é denominada de ecogenicidade (capacidade de
gerar ecos). Por exemplo, se enviarmos um pulso de ultrasom
para o interior do crânio, os ossos, as meninges e o parênquima
cerebral são mais ecogênicos do que os ventrículos cerebrais,
que são cheios de água.
“
A existência
de uma
lesão
pode ser
verificada
por meio da
detecção
do sinal de
ultrassom
Assim, o homem desenvolveu técnicas para
explorar essa propriedade, onde uma delas é a
ecoencefalografia (técnica de exploração cerebral que
tem por finalidade a descoberta de tumores, hematomas,
abcessos etc. intracranianos, por meio dos ultrassons).
O aparelho utilizado é um ecoencefalógrafo e o traçado
registrado, um ecoencefalograma.
que ela
reflete.
”
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
Enunciado referente às questões numeradas.
Uma pessoa idosa sofreu um acidente doméstico no qual bateu a cabeça contra um obstáculo fixo. Ela desmaiou e foi
levada ao hospital com suspeita de traumatismo craniano. A pessoa foi submetida a uma ecoencefalografia. Nesse exame,
um emissor/receptor (ER) de ultrassom, que gera sinais sonoros com frequência igual a 40KHz, é posicionado sobre a região
a ser investigada. A existência de uma lesão pode ser verificada por meio da detecção do sinal de ultrassom que ela reflete.
Sabe-se que a velocidade do som nos ossos é 3600m/s e, no tecido encefálico, é 1800m/s. Observe, na figura abaixo, que
a região de tecido encefálico a ser investigada no exame é limitada por ossos do crânio, cuja espessura é 3cm. Sobre um
ponto do crânio se apoia o emissor/receptor de ultrassom.
emissor/receptor
de ultrassom
cm
10
A
01. A cabeça da pessoa, cuja massa é 3Kg, foi desacelerada de 0,8m/s a 0m/s em 5 centésimos de
segundo. Nessas condições, determine a força média, em N, que atuou na cabeça da pessoa durante
o impacto. Suspeita-se de ter havido uma lesão no ponto A. O sinal de ultrassom é emitido pelo
transmissor e atinge o ponto A, após um tempo t, determine também valor de t, em µs.
a) 48 e 64
b) 80 e 90
c) 64 e 45
d) 48 e 56
e) 23 e 76
02. Dentre as alternativas abaixo, determine a que apresenta o valor correto, em cm, do comprimento
de onda do ultrassom, enquanto se propaga no tecido encefálico. Aproveitando o contexto
ondulatório do som, observe que, se a lesão ocorrida em A formar um coágulo, e este se desprender
da artéria em que se formou, passando a se afastar do emissor/receptor, este último receberá
o sinal sonoro refletido pelo coágulo em movimento com uma frequência f, portanto determine
também a alternativa que descreve corretamente o valor de f.
a) λ = 0,5 e f é certamente maior que 40KHz.
b) λ = 4,0 e f é certamente igual a 40KHz.
c) λ = 4,5 e f é certamente menor que 40KHz.
d) λ = 3,6 e f é certamente igual a 80KHz.
e) λ = 3,2 e f é certamente igual a 20KHz.
03. Os axônios, prolongamentos dos neurônios que conduzem impulsos elétricos, podem, de forma
simplificada, ser considerados capacitores cuja densidade linear de capacitância é 3,0 · 10-7F/m.
Considere que, durante o exame, um axônio de 0,60m de comprimento fica submetido a uma
diferença de potencial de 100mV. O valor da energia elétrica nele armazenada, em nJ, quando
estiver totalmente carregado, está corretamente indicado na alternativa:
a) 0,60
b) 0,90
c) 1,20
d) 4,80
e) 6,20
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04. Uma pessoa acidentada, após os exames iniciais, foi submetida a uma cirurgia. Durante a sua
realização, o aparelho que possibilita o processo de respiração artificial opera segundo o ciclo
ilustrado na figura a seguir.
P(105N/m2)
1,2
1,0
1,0
1,8
4,8 5,0 V(10-1m3)
O valor do trabalho realizado pelo aparelho sobre o fluido operante, em cada ciclo de operação,
está corretamente indicado na alternativa:
a) 12KJ
b) 7,0KJ
c) 4,8KJ
d) 3,0KJ
e) 5,4KJ
05. Após a cirurgia, o paciente foi submetido à técnica híbrida de tomografia de ressonância magnética
e de raios X, que utiliza campo elétrico e magnético cruzados (ondas eletromagnéticas), para se
avaliar o resultado obtido com o processo cirúrgico.
A figura a seguir mostra parte de um tubo de raios X, onde um elétron, movendo-se com velocidade
v = 5,0 · 105m/s ao longo da direção x, penetra na região entre as placas onde há um campo
magnético uniforme, B, cujo módulo é B = 1,0 · 10–2T, dirigido perpendicularmente para dentro do
plano do papel. A massa do elétron é m = 9 · 10–31kg e a sua carga elétrica é q = -1,6 · 10–19C.
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Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
placas
alvo
elétron

v
y

B
12cm
x
10cm
O módulo da força magnética que age sobre o elétron é dado por F = qvBsen θ , sendo θ o ângulo
entre as direções da velocidade e do campo magnético. O módulo do campo elétrico que deve
ser aplicado na região entre as placas para que o elétron se mantenha em movimento retilíneo
uniforme está corretamente indicado, em v/m, na alternativa:
a) 8,0 · 105
b) 3,6 · 102
c) 7,2 · 104
d) 5,0 · 103
e) 8,0 · 103
GABARITO (V.19)
1
2
3
4
5
C
D
A
E
B
Professor-Colaborador: Sérgio Rosa
4
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OSG: 35099/10 - A.J - REV.: FLÁ