PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 9 do ITA 2023

1ª fase · Física

Texto-base das questões 01 a 12 · 1ª fase

Quando necessário, use os seguintes valores para as constantes:

Aceleração local da gravidade g = 10\ \text{m/s}^2. Velocidade da luz no vácuo c = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m/s}.

Aproximações numéricas: \log 2 \approx 0{,}30, \log 3 \approx 0{,}48 e \ln 10 \approx 2{,}3.

Em vários ramos da ciência e da engenharia, sistemas de interesse são modelados por circuitos elétricos a eles equivalentes. Na biologia, por exemplo, a membrana de um neurônio é modelada por elementos de circuitos elétricos. Considere apenas as seguintes características:

I. A membrana neuronal é constituída de duas camadas de lipídeos que separam os meios condutores intra e extracelular por uma fina camada isolante.

II. As proteínas que cruzam a membrana de um neurônio atuam como poros, canais iônicos não seletivos.

Com base nessas considerações, o sistema entre o interior e o exterior da membrana pode ser representado pelos seguintes elementos de circuitos elétricos:

Esquema da membrana mostrando as camadas de lipídeos e um canal iônico cilíndrico que a atravessa, separando o exterior da membrana do interior da membrana.

  1. A
    resistores e fontes de corrente conectados em série.
  2. B
    fontes de corrente e capacitores conectados em paralelo.
  3. C
    fontes de corrente e capacitores conectados em série.
  4. D
    resistores e capacitores conectados em série.
  5. E
    resistores e capacitores conectados em paralelo.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

Vamos associar cada característica a um componente e ver como eles se ligam.

Característica I: dois meios condutores (intra e extracelular) separados por uma fina camada isolante formam um capacitor. Os meios condutores fazem o papel das placas, e a bicamada lipídica, o do dielétrico. Assim, a parte lipídica da membrana é um capacitor.

Característica II: as proteínas que cruzam a membrana funcionam como canais iônicos, ou seja, caminhos por onde os íons passam e há corrente elétrica. Esses canais oferecem uma oposição à passagem dos íons, então se comportam como resistores. Como são não seletivos, não há diferença de potencial própria no canal (não há fonte), apenas resistência.

Ligação: a diferença de potencial entre o exterior e o interior é a mesma tanto sobre a camada lipídica quanto sobre o canal, pois ambos ligam os mesmos dois meios: o exterior e o interior. Dois elementos submetidos à mesma tensão, com as mesmas extremidades em comum, estão em paralelo. Fisicamente, os íons podem atravessar pelo canal (corrente resistiva) ou acumular carga nos dois lados da bicamada (corrente capacitiva).

Portanto, o modelo é de resistores e capacitores em paralelo.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANão há fontes de corrente nas características dadas e ignora o efeito capacitivo da bicamada isolante.
  • BOs canais não seletivos são resistores, não fontes de corrente.
  • CUsa fontes de corrente, que não aparecem no modelo, e ligação em série.
  • DOs elementos têm os mesmos terminais (exterior e interior), logo estão em paralelo, não em série.

Assuntos: circuitos elétricos, capacitores, resistores.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 9 no caderno 1ª fase do ITA 2023

Fonte: ITA 2023 · 1ª fase. Prova oficial ↗