ACAFE 2021 (Inverno) — questão 30 de Física
Enunciado em texto
Uma criança boiando na água de uma piscina, ao inspirar o ar e mantê-lo, por alguns segundos, preso nos pulmões, observa-se a sua elevação em relação ao nível da água. Esse fenômeno pode ser explicado pela(o):
[Figura: desenho de uma criança de óculos de natação boiando de bruços na superfície da água de uma piscina, com parte da cabeça e das costas acima da linha da água.]
A) aumento do peso da água deslocada.
B) aumento do empuxo da água da piscina.
C) diminuição da densidade média da criança.
D) diminuição da densidade da água da piscina.
(Enunciado e figura: Vestibular de Medicina ACAFE — Inverno 2021, Física — ACAFE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Associação Catarinense das Fundações Educacionais (ACAFE).
Resolução comentada
O que a questão pede: por que a criança que boia sobe um pouco (fica com mais corpo fora da água) ao encher os pulmões de ar.
Passo 1 — o que muda ao inspirar. O ar que entra nos pulmões tem massa desprezível, mas o tórax se expande: o volume da criança aumenta e a massa praticamente não muda. Então a densidade média do corpo diminui:
Passo 2 — a condição de flutuação. Boiando em equilíbrio, o empuxo equilibra o peso. O empuxo é o peso da água deslocada, que depende só do volume submerso:
A fração do corpo que fica submersa é a razão entre as densidades. Se a densidade média da criança diminui, a fração submersa diminui: uma parte maior do corpo fica acima da água, e a criança “sobe”.
Por que não as outras: (A) e (B) dizem a mesma coisa (o empuxo é o peso da água deslocada), e ambas estão erradas: quando a criança volta ao equilíbrio boiando, o empuxo continua igual ao peso dela, que não mudou; o que muda é quanto do corpo precisa ficar submerso para produzir esse empuxo. (D) é falsa: a água da piscina não muda com a respiração da criança.
⚠️ A armadilha: marcar “aumento do empuxo” (B). O empuxo aumenta só por um instante, logo depois da inspiração, e é isso que empurra a criança para cima; mas, boiando de novo em equilíbrio, ele volta a valer exatamente o peso. A explicação de fundo, que vale em qualquer instante, é a densidade média menor.
A ideia em uma frase: quem boia deixa submersa uma fração do corpo igual à razão entre a sua densidade e a da água; ar nos pulmões diminui a densidade média e o corpo sobe.
Resposta: alternativa C (diminuição da densidade média da criança).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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