EEAR 2022 (CFS 1) — questão 80 de Física
Enunciado em texto
Durante o desembarque das tropas aliadas nas praias da Normandia no Dia D, balões padronizados eram preenchidos com gás hidrogênio e presos por cabos à superfície para proteger as tropas contra ataques dos caças inimigos. Entre os gases disponíveis, o gás hidrogênio possui a menor densidade e é igual a 0,09 kg/m³, enquanto que o ar atmosférico possui densidade igual a 1,2 kg/m³. Considere que o módulo da aceleração da gravidade é constante com a altitude, e a densidade do balão é definida exclusivamente pelo gás que o preenche. Entre os gases disponíveis, para um mesmo volume preenchido do balão e sem o cabo estar sob ação da força de tração, __________________________, utilizando gás hidrogênio.
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do texto anterior.
a) o empuxo sobre o balão é menor
b) o empuxo sobre o balão é maior
c) a resultante entre a força-peso e o empuxo tem sentido para cima
d) a resultante entre a força-peso e o empuxo tem módulo igual a zero
(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 1/2022 — 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: o que acontece com as forças sobre o balão cheio de hidrogênio quando o cabo não está puxando.
Passo 1 — o empuxo não depende do gás de dentro. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é o peso do ar deslocado:
Para o mesmo volume, ele é igual com qualquer gás dentro do balão. Isso derruba (A) e (B).
Passo 2 — o peso depende do gás. Como a densidade do balão é só a do gás:
Passo 3 — comparar. é bem maior que . A resultante tem módulo e aponta para cima: é por isso que o balão sobe e o cabo precisa segurá-lo.
Por que não a D: resultante nula só aconteceria se o gás tivesse a mesma densidade do ar.
⚠️ A armadilha: achar que o hidrogênio, por ser mais leve, “recebe mais empuxo” (alternativa B). O que o hidrogênio muda é o peso, que fica menor; o empuxo depende só do fluido de fora e do volume.
A ideia em uma frase: o empuxo é o peso do ar deslocado; o gás de dentro só define o peso do balão — mais leve que o ar, a resultante aponta para cima.
Resposta: alternativa C.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.