Questões de Vestibular de Física - Dinâmica

     A asma é uma doença inflamatória das vias aéreas respiratórias. Dentre suas principais características, estão a hipertrofia e a contração exagerada da musculatura lisa presente nos brônquios, causando broncoconstrição. Muitos pesquisadores têm dedicado suas pesquisas ao estudo do comportamento mecânico desse músculo utilizando modelos físico-matemáticos. Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e da Universidade de Harvard construíram um modelo composto por n conexões de comprimento ℓ ancoradas em diversos pontos distribuídos em um espaço retangular, para representar o citoesqueleto da célula muscular lisa, como na figura mostrada a seguir. 

Length adaptation of airway smooth muscle: a stoschastic model of cytoskeletal dynamincs. Journal Applied Physiology, 2005. Autores: Paulo S. P. Silveira, James P. Butler e Jeffrey J. Fredberg.

Os pontos ou nós correspondem às adesões focais, e as conexões (linhas), denominadas links, representam os filamentos contráteis que ficam no interior da célula. Um dos testes feitos durante os experimentos com músculo liso é submetê-lo a um deslocamento vertical e verificar a força axial computada.

Sendo assim, a expressão que melhor representa o módulo da força total axial exercida pelas n conexões é

      A função do ouvido humano é converter ondas mecânicas aéreas em sinais elétricos para que o processo de escuta possa acontecer. O ouvido humano possui 3 partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. O ouvido externo é composto pela orelha e pelo canal auditivo externo, funciona como um tubo aberto numa extremidade e fechado na outra pelo tímpano. O ouvido médio é formado basicamente pelo tímpano e por três ossículos. O tímpano tem, aproximadamente, 0,50 cm² de área e vibra proporcionalmente à frequência das ondas mecânicas que percorrem o canal auditivo externo. Os três ossículos funcionam como uma alavanca e transmitem a vibração timpânica para o fluido presente no ouvido interno. Essa transmissão se dá por meio da comunicação entre o estribo (um dos ossículos) e uma estrutura chamada de janela oval, com 0,030 cm² de área, que recebe dos ossículos cerca de uma vez e meia a força aplicada no tímpano.

Pelo exposto acima, pode-se concluir que a pressão na janela oval é igual a

Em uma academia, um atleta com massa de 64 kg executa um conhecido exercício, o apoio de frente. Tal atividade consiste em flexionar os braços até, praticamente, atingir o peito no solo e subir novamente. A figura abaixo ilustra a posição inicial do exercício. De acordo com a figura, a força de contato de superfície sobre cada mão, considerando o atleta em repouso, valerá, aproximadamente,

Disponível em: <http://www.doutorcoracao.com.br/>. (Fonte modificada)

       O paraquedismo é visto como um esporte radical e atrai milhares de adeptos em todo o mundo. Entre as suas peculiaridades, estão a variedade de modalidades e as manobras arriscadas que são executadas por seus praticantes. Tais adeptos, antes de abrir o paraquedas, atingem velocidades terminais altíssimas e passam a cair com velocidade constante.

Disponível em:<http://www.futurasaude.com.br/>. (Fonte modificada)

Um paraquedista, de massa m = 70 Kg, faz um salto de um avião. Durante a queda, o esportista atinge a velocidade terminal de 45 m/s. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s² , a força de atrito com o ar (arrasto), em newtons, no momento em que ele atinge a velocidade máxima vale 

    O tênis é um esporte baseado na imprevisibilidade. A imprevisibilidade de duração do ponto, seleção do golpe, estratégia, tempo de jogo, clima e o oponente influenciam as demandas fisiológicas da modalidade. Ao contrário de outros esportes, o tênis não tem tempo limite para o seu término. Isso resulta na ocorrência de jogos que duram menos de uma hora e outros que duram mais de 5 horas. Portanto, essas variações requerem que o tenista de sucesso seja altamente treinado anaerobiamente para a realização das atividades durante o jogo e aerobiamente para melhorar a recuperação durante e após as partidas. Durante um saque, o impacto da raquete com a bola, de cerca de 60 g, dura em média 0,05 segundo.

Disponível em: <http://www.efdeportes.com/>. (Fonte modificada)

Numa partida, um tenista profissional saca uma bola com uma velocidade de 60 m/s. Assim, a força, em newtons, aplicada sobre a bola foi de