FMJ 2014 — questão 40 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra um tubo de ensaio contendo dois líquidos imiscíveis e em equilíbrio.
[Figura: tubo de ensaio vertical, aberto em cima, com dois líquidos: o de cima (laranja) vai da superfície, marcada 0, até a marca ; o de baixo (azul) vai de até o fundo arredondado, marcado .]
O gráfico que representa a pressão total (p) nos líquidos, em função da profundidade (h), é
(A) [Gráfico: p em função de h, com marcas 0, e . A reta parte da origem (p = 0 em h = 0), sobe com inclinação grande até e depois continua subindo com inclinação menor até .]
(B) [Gráfico: mesmos eixos. Um patamar horizontal de p constante de 0 até ; em a pressão salta para um valor maior e fica constante até .]
(C) [Gráfico: mesmos eixos. A reta parte de um valor positivo de p em h = 0, sobe com inclinação pequena até e depois sobe com inclinação maior até .]
(D) [Gráfico: mesmos eixos. Um patamar horizontal alto de 0 até ; em a pressão cai para um valor menor e fica constante até .]
(E) [Gráfico: mesmos eixos. A reta parte de um valor positivo de p em h = 0, sobe com inclinação grande até e depois continua subindo com inclinação menor até .]
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2014, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMJ/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Jundiaí (FMJ) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o formato do gráfico da pressão total em função da profundidade, descendo pelos dois líquidos.
Passo 1 — onde começa o gráfico. O tubo está aberto: na superfície do líquido de cima (h = 0) a pressão total é a pressão atmosférica, que não é zero. O gráfico começa num valor positivo. Isso elimina a A.
Passo 2 — como a pressão cresce dentro de cada líquido. Pela lei de Stevin, dentro de um líquido em equilíbrio:
A pressão cresce linearmente com a profundidade (uma reta inclinada, não um patamar, o que elimina B e D), e a inclinação da reta é : quanto mais denso o líquido, mais íngreme a reta.
Passo 3 — qual líquido é mais denso. Os líquidos são imiscíveis e estão em equilíbrio, então o de baixo é o mais denso (o menos denso “boia” por cima). Logo, a reta é menos inclinada de 0 a (líquido de cima) e mais inclinada de a (líquido de baixo). Na interface não há salto: a pressão é contínua.
Esse é exatamente o gráfico C.
⚠️ A armadilha: a alternativa E, que também começa na pressão atmosférica, mas tem a reta mais inclinada em cima. Ela corresponderia a um líquido mais denso sobre um menos denso, situação que não fica em equilíbrio: o mais denso afundaria. A outra armadilha é a A, que esquece a atmosfera (e ainda tem as inclinações trocadas).
A ideia em uma frase: a pressão começa na atmosférica e cresce em retas cuja inclinação é ; como o líquido de baixo é o mais denso, a segunda reta é a mais íngreme.
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.
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