Enxergando com SonsA 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 (refl exão) 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 refl etividade 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.

Assim, o homem desenvolveu técnicas para explorar essa propriedade, onde uma delas é a ecoencefalografi a (técnica de exploração cerebral que tem por fi nalidade a descoberta de tumores, hematomas, abcessos etc. intracranianos, por meio dos ultrassons). O aparelho utilizado é um ecoencefalógrafo e o traçado registrado, um ecoencefalograma.

A existência

de uma

lesão

pode ser

verifi cada

por meio da

detecção

do sinal de

ultrassom

que ela

refl ete.

“

”

nº20

Ciências da Naturezae suas Tecnologias

Prof. Eduardo cavalcanti

Física

FB NO ENEM2

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/receptorde ultrassom

10cm

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) 4,80E) 6,20

FB NO ENEM

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3

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.

1,0

1,0

1,2

1,8 4,8 5,0 V(10-1m3)

P(105N/m2)

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) 3,0KJE) 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.

FB NO ENEM4

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placas

elétron

y

x

v

B

10cm

12cm

alvo

O módulo da força magnética que age sobre o elétron é dado por F = qvBsenθθ, sendoθθ 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

OSG: 35099/10 - A.J - REV.: FLÁ