FMABC 2025 — questão 55 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a massa do pinguim que faz o bloco de gelo afundar exatamente até a face de cima.

Passo 1 — o equilíbrio. O conjunto gelo + pinguim flutua em repouso. O pinguim está todo fora da água, então só o gelo, inteiramente submerso, recebe empuxo. Esse empuxo sustenta os dois pesos:

$$E = P_{\text{gelo}} + P_{\text{pinguim}}$$

$$d_{\text{água}}\,V\,g = d_{\text{gelo}}\,V\,g + m\,g$$

Passo 2 — isolar a massa do pinguim (o g cancela):

$$m = (d_{\text{água}} - d_{\text{gelo}})\,V$$

$$m = (1\,000 - 900) \times 0{,}3 = 30\ \text{kg}$$

Conferindo: o gelo sozinho deslocaria $900 \times 0{,}3 = 270$ kg de água, com 90% do volume submerso. Para afundar os 10% restantes ($0{,}03$ m³), é preciso deslocar mais 30 kg de água, e é exatamente o pinguim que fornece esse peso extra.

⚠️ A armadilha: esquecer o peso do próprio gelo e igualar todo o empuxo ao peso do pinguim: dá $1\,000 \times 0{,}3 = 300$ kg, um pinguim impossível e fora das alternativas.

A ideia em uma frase: quando o bloco submerge por inteiro, a “sobra” de empuxo, (d_água − d_gelo)·V·g, é o peso que ele aguenta.

Resposta: alternativa B (30 kg).