Vestibular 2024 da PUC-Campinas (processo seletivo para ingresso em 2024), aplicado em 11/11/2023. A seção de Física ocupa as questões 30 a 32 dentro da área "Física – Química – Biologia".
O comprimento disponível para decolagem da pista do aeroporto de Viracopos, em Campinas, é de 3200 m. Um avião, cuja velocidade necessária para decolagem é de 80 m/s e que parte do repouso na cabeceira dessa pista, decola com segurança nessa pista se sua aceleração média durante a decolagem for, no mínimo, igual a:
O avião parte do repouso ($v_0 = 0$) e precisa atingir $v = 80\,\text{m/s}$ ao longo de, no máximo, $\Delta x = 3200\,\text{m}$.
Aplicando a equação de Torricelli:
$$v^2 = v_0^2 + 2a\,\Delta x$$
$$80^2 = 0 + 2 \cdot a \cdot 3200$$
$$6400 = 6400\,a \implies a = 1{,}0\,\text{m/s}^2.$$
Essa é a aceleração mínima necessária para o avião atingir a velocidade de decolagem exatamente ao fim da pista.
Alternativa correta: B
Q31
Óptica geométrica — refração e índice de refração
Um raio de luz monocromática se propaga com velocidade $v_1$ em um meio 1 e incide na superfície que separa esse meio de outro meio 2, segundo um ângulo de incidência θ. Esse raio de luz emerge no meio 2, formando um ângulo δ com a reta normal à superfície de separação dos dois meios, e passa a se propagar no meio 2 com velocidade $v_2$. A figura descreve essa situação.
Sendo $n_1$ o índice de refração absoluto do meio 1, $n_2$ o índice de refração absoluto do meio 2 e $\theta > \delta$, pode-se afirmar que:
Como $\theta > \delta$, o raio refratado se aproxima da normal ao entrar no meio 2. Pela lei de Snell–Descartes:
$$n_1 \sin\theta = n_2 \sin\delta.$$
Se $\theta > \delta$, então $\sin\theta > \sin\delta$, o que implica $n_2 > n_1$, ou seja, o meio 2 é opticamente mais denso.
Como o índice de refração absoluto é definido por $n = c/v$, um índice maior corresponde a uma velocidade de propagação menor. Portanto $v_2 < v_1$, ou seja, $v_1 > v_2$.
Em resumo: $n_1 < n_2$ e $v_1 > v_2$.
Alternativa correta: C
Q32
Termologia — gases ideais (equação de estado)
Ao soprarmos um balão até enchê-lo, a pressão do ar dentro dele é a combinação das pressões parciais de todos os gases contidos no ar expirado, durante a respiração. Na tabela a seguir, encontra-se a composição básica do ar inspirado (ar atmosférico) e expirado durante o processo de respiração.
Gás
Ar inspirado
Ar expirado
Nitrogênio (N₂)
78,6%
78,6%
Oxigênio (O₂)
20,8%
15,7%
Dióxido de Carbono (CO₂)
0,04%
3,6%
Sabe-se que, depois de cheio, o ar no interior do balão tinha volume igual a $2{,}5 \times 10^{-3}\,\text{m}^3$, pressão de $1{,}0 \times 10^5\,\text{Pa}$ e temperatura de 27 °C. Sendo a equação de estado dos gases ideais dada por $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$, com $R = 8{,}3\,\text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$, desprezando a quantidade de ar inicialmente dentro do balão e considerando o ar um gás ideal, o número de mols de ar soprado dentro do balão foi, aproximadamente:
