FUVEST 2005 — questão 60 de Física

Gabarito DHidrostática — força numa janela de avião por diferença de pressão1ª fase · Caderno V

Enunciado da questão 60 de Física do FUVEST 2005 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Observação: (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por $g$ . Quando necessário, adote: para $g$ , o valor $10\ \text{m/s}^2$ ; para a massa específica (densidade) da água, o valor $1000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3$ ; para o calor específico da água, o valor $1{,}0\ \text{cal/(g °C)}$ (1 caloria ≅ 4 joules).

A janela retangular de um avião, cuja cabine é pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m. Quando o avião está voando a uma certa altitude, a pressão em seu interior é de, aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a pressão ambiente fora do avião é de 0,60 atm. Nessas condições, a janela está sujeita a uma força, dirigida de dentro para fora, igual ao peso, na superfície da Terra, da massa de

a) 50 kg

b) 320 kg

c) 480 kg

d) 500 kg

e) 750 kg

Quadro: $1\ \text{atm} = 10^5\ \text{Pa} = 10^5\ \text{N/m}^2$

(Enunciado: Vestibular FUVEST 2005, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: a força resultante do ar na janela, expressa como o peso de uma certa massa.

Passo 1 — a diferença de pressão. O ar de dentro empurra a janela para fora e o de fora empurra para dentro. O que sobra é a diferença:

$\Delta p = 1{,}0 - 0{,}60 = 0{,}40\ \text{atm}$

$\Delta p = 4{,}0 \times 10^4\ \text{N/m}^2$

Passo 2 — a área e a força:

$A = 0{,}5 \times 0{,}25 = 0{,}125\ \text{m}^2$

$F = \Delta p \cdot A = 4 \times 10^4 \times 0{,}125$

$F = 5\,000\ \text{N}$

Passo 3 — a massa com esse peso, com g = 10 m/s²:

$m = \frac{F}{g} = \frac{5\,000}{10} = 500\ \text{kg}$

⚠️ A armadilha: usar só uma das pressões em vez da diferença. Com a pressão de fora, 0,60 atm, sai 7 500 N, ou seja, 750 kg (alternativa E).

A ideia em uma frase: a força resultante numa parede é a diferença de pressão entre os dois lados vezes a área.

Resposta: alternativa D (500 kg).

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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