EEAR 2018 (CFS 1) — questão 92 de Física
Enunciado em texto
Um balão de borracha preto foi preenchido com ar e exposto ao sol. Após certo tempo tende a se mover para cima se não estiver preso a algo. Uma possível explicação física para tal acontecimento seria:
a) O aquecimento do ar dentro do balão causa uma propulsão em seu interior devido à convecção do ar;
b) O aumento da temperatura dentro do balão diminui a densidade do ar, fazendo com que o empuxo tenda a ficar maior do que o peso;
c) A borracha do balão tem a sua composição alterada, tornando-o mais leve;
d) O aquecimento do ar diminui a massa do mesmo dentro do balão, tornando-o mais leve.
(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 1/2018 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: por que o balão aquecido pelo sol sobe.
Passo 1 — o sol aquece o ar de dentro. O balão preto absorve bem a radiação e esquenta o ar interno. Ar quente se expande: a mesma massa de ar passa a ocupar um volume maior, e a densidade dele diminui.
Passo 2 — empuxo contra peso. O ar de fora empurra o balão para cima com o empuxo, igual ao peso do ar externo que o balão desloca:
Com o balão maior e o ar de dentro menos denso, o conjunto (borracha + ar quente) fica, em média, menos denso que o ar de fora. O empuxo passa a superar o peso, e o balão sobe. É o princípio do balão de ar quente.
Por que não as outras: (A) convecção é movimento de ar dentro do balão; forças internas não empurram o balão como um todo. (C) a borracha não muda de composição com o sol. (D) o ar está preso no balão: a massa de ar não muda; o que muda é o volume e, portanto, a densidade.
⚠️ A armadilha: a (D). “Mais leve” parece certo, mas o peso do balão não muda; o que muda é a densidade média, que fica menor que a do ar ao redor.
A ideia em uma frase: ar quente é menos denso: o balão cheio dele fica menos denso que o ar em volta, e o empuxo vence o peso.
Resposta: alternativa B.
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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