PUC-RS 2013 (inverno) — questão 5 de Física

Gabarito DHidrostática — força numa janela de avião pela diferença de pressãoConcurso Vestibular · Inverno
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 5 de Física do PUC-RS 2013 (inverno)

Enunciado em texto

A altitude de cruzeiro de um avião a jato é, em geral, de 30.000 pés, o que corresponde a 9.144m. Nessa altitude, a pressão externa é reduzida, de modo que é necessário pressurizar o interior do avião.

Um avião cuja pressão interna é 7,0×1047{,}0 \times 10^{4}Pa voa a uma altitude em que a pressão externa é 3,0×1043{,}0 \times 10^{4}Pa. Nessa situação, considerando que a área de cada janela da cabine de passageiros é 0,10m², a força que atua perpendicularmente a uma dessas janelas devido à diferença entre as pressões externa e interna é, em newtons, de

(A) 1,0×1061{,}0 \times 10^{6}

(B) 1,0×1041{,}0 \times 10^{4}

(C) 4,0×1054{,}0 \times 10^{5}

(D) 4,0×1034{,}0 \times 10^{3}

(E) 2,3×1032{,}3 \times 10^{3}

(Enunciado: Concurso Vestibular PUC-RS 2013 (Inverno) — PUCRS.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).

Resolução comentada

O que a questão pede: a força resultante numa janela, causada pela diferença entre a pressão de dentro e a de fora.

Passo 1 — a diferença de pressão:

Δp=7,0×104−3,0×104\Delta p = 7{,}0\times10^{4} - 3{,}0\times10^{4}

Δp=4,0×104 Pa\Delta p = 4{,}0\times10^{4}\ \text{Pa}

Passo 2 — a força. Pressão é força por área, então F=Δp⋅AF = \Delta p \cdot A:

F=4,0×104×0,10=4,0×103 NF = 4{,}0\times10^{4} \times 0{,}10 = 4{,}0\times10^{3}\ \text{N}

É uma força de cerca de 400 kgf empurrando a janela para fora: por isso elas são pequenas, grossas e arredondadas.

⚠️ A armadilha: dividir pela área em vez de multiplicar: 4,0×104/0,10=4,0×1054{,}0 \times 10^4 / 0{,}10 = 4{,}0 \times 10^5 N (alternativa C). Área menor que 1 m² tem de dar força menor que a pressão em Pa.

A ideia em uma frase: a força numa parede que separa duas pressões é a diferença de pressão vezes a área.

Resposta: alternativa D (4,0×1034{,}0 \times 10^{3} N).

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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