Humanitas 2025 (2º semestre) — questão 37 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: que fração do volume do carro fica abaixo da linha da água quando ele boia.

Passo 1 — boiando em equilíbrio, empuxo = peso. O empuxo é o peso da água deslocada, ou seja, da água que ocuparia o volume submerso $V_s$:

$$d_{\text{água}}\,V_s\,g = m\,g$$

$$V_s = \frac{m}{d_{\text{água}}} = \frac{1\,000}{1\,000} = 1\ \text{m}^3$$

Passo 2 — a porcentagem:

$$\frac{V_s}{V} = \frac{1}{5} = 0{,}20 = 20\ \%$$

Atalho: a fração submersa é a razão entre a densidade média do corpo e a do líquido. O carro tem densidade média $1\,000/5 = 200$ kg/m³, e $200/1\,000 = 20\ \%$.

⚠️ A armadilha: usar o volume total no empuxo, como se o carro estivesse todo afundado. Isso daria um empuxo de 50 000 N contra um peso de 10 000 N: o carro subiria até sobrar só o volume submerso que equilibra o peso.

A ideia em uma frase: um corpo que boia afunda até deslocar o próprio peso em líquido: a fração submersa é d_corpo/d_líquido.

Resposta: alternativa B (20%).