PUC-Campinas 2004 — questão 25 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar as três afirmações sobre um barco flutuando.

Passo 1 — a condição de flutuação. A caravela flutua sem afundar nem subir: está em equilíbrio na vertical. Então o empuxo equilibra o peso total:

$$E = P$$

Afirmação I — falsa. Se o empuxo fosse maior que o peso, a resultante seria para cima e a caravela subiria (sairia mais da água) até o empuxo diminuir e ficar igual ao peso.

Afirmação III — verdadeira. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é igual ao peso da água deslocada. Como $E = P$, o peso da caravela com tudo o que ela leva é igual ao peso da água que ela desloca.

Afirmação II — verdadeira. O barco flutua com só uma parte do volume submersa. Escrevendo $E = P$ com $d_{\text{água}}\,V_{\text{sub}}\,g = d_{\text{média}}\,V\,g$ e $V_{\text{sub}} < V$, sai que a densidade média do conjunto (madeira, ar dos porões, carga…) é menor que a da água do mar.

⚠️ A armadilha: pensar que “para o barco ficar boiando, o empuxo tem de vencer o peso” e marcar I (alternativas A, C ou D). Empuxo maior que o peso só durante um instante, enquanto o barco sobe; flutuando parado, as duas forças são iguais.

A ideia em uma frase: corpo flutuando em equilíbrio: empuxo igual ao peso, que é igual ao peso da água deslocada, e densidade média menor que a do líquido.

Resposta: alternativa E (II e III).