OBF 2024 (1ª fase, Nível I) — questão 12 de Física
Enunciado em texto
Em um dia de verão uma estudante de física encheu um copo com água e com alguns cubos de gelo. O copo estava inicialmente seco e à temperatura ambiente e foi enchido cuidadosamente, sem derramar, até a borda. Além disso, ela se certificou que nenhum cubo de gelo estaria tocando o fundo do copo. Após alguns instantes, ela observou que o copo acumulava gotas de água na parte externa e que parte do gelo havia fundido. Considere as seguintes assertivas sobre a situação descrita.
1. Houve condensação da umidade do ar na parte exterior do copo.
2. O gelo fundido elevou o nível da água e provocou seu escoamento pela borda do copo.
3. A água cedeu calor para a fusão do gelo.
As assertivas verdadeiras são:
(a) apenas 1;
(b) apenas 2;
(c) apenas 1 e 3;
(d) apenas 2 e 3;
(e) todas.
(Enunciado: Olimpíada Brasileira de Física 2024, 1ª fase, Nível I — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar três afirmações sobre um copo cheio até a borda com água e gelo flutuando.
Passo 1 — afirmação 1 (verdadeira). As gotas do lado de fora não atravessaram o vidro. O ar tem vapor de água; ao encostar na parede gelada do copo, esse vapor esfria e volta a ser líquido: é a condensação. Como o copo estava seco no início, as gotas só podem ter vindo do ar.
Passo 2 — afirmação 2 (falsa). O gelo não toca o fundo, então está flutuando. Um corpo que flutua afunda na água até deslocar uma quantidade de água com o mesmo peso que ele. Quando o gelo derrete, vira exatamente essa quantidade de água, que ocupa justo o volume que a parte submersa ocupava. O nível não muda e nada transborda.
Passo 3 — afirmação 3 (verdadeira). Para derreter, o gelo precisa receber calor. Ele está mergulhado na água, que está mais quente que ele, e o calor passa da água para o gelo.
Por que não as outras: (A) esquece que a água fornece o calor para a fusão; (B), (D) e (E) incluem a afirmação 2, mas gelo flutuando que derrete não faz o copo transbordar.
⚠️ A armadilha: achar que, ao derreter, o gelo “acrescenta” água ao copo e o faz transbordar, marcando a (E). A água que vem do gelo só preenche o espaço que a parte afundada dele já ocupava. (Por isso a estudante conferiu que o gelo não tocava o fundo: se estivesse apoiado no fundo, a história seria outra.)
A ideia em uma frase: gelo flutuando derrete sem mudar o nível; as gotas de fora são vapor do ar condensado na parede fria.
Resposta: alternativa C (apenas 1 e 3).
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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