PUC-RS 2011 — questão 1 de Física

Enunciado em texto

Imponderabilidade é a sensação de ausência de peso. Essa sensação também ocorre quando a aceleração do corpo é a aceleração da gravidade, como numa queda livre, e não necessariamente pela ausência de gravidade, como se poderia imaginar. A imponderabilidade é sentida pelos astronautas quando em órbita numa estação espacial ou até mesmo por você, quando o carro em que você está passa muito rápido sobre uma lombada. A imponderabilidade pode ser sentida também pelos tripulantes de um avião que faça manobras especialmente planejadas para tal.

A figura a seguir mostra a trajetória de um avião durante uma manobra planejada para produzir a sensação de imponderabilidade na qual se pretende que, num determinado ponto da trajetória, a força resultante seja centrípeta e proporcionada pelo peso.

Qual deve ser a velocidade do avião, em módulo, para que no ponto P indicado na trajetória os passageiros fiquem em queda livre e, portanto, sintam-se imponderáveis?

[Figura: trajetória do avião: um trecho horizontal, uma subida, um arco de circunferência de raio R (indicado por uma seta a partir do centro) cujo ponto mais alto é P, uma descida e outro trecho horizontal. O resto da circunferência aparece tracejado abaixo do arco.]

(A) $v = \sqrt{2gR}$

(B) $v = \sqrt{gR}$

(C) $v = gR$

(D) $v = g$

(E) $v = \sqrt{g/R}$

(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2011 (Verão) — PUCRS.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).