Santa Marcelina 2020 — questão 55 de Física
Enunciado em texto
O Anel de Gravesande é um experimento que possui duas partes: uma esfera maciça metálica, pendurada por uma corrente, e um anel feito do mesmo material da esfera e que tem o diâmetro interno igual ao diâmetro da esfera, quando ambos estão à mesma temperatura, de modo que a esfera passa através do anel, sem que haja folga. Tradicionalmente, a esfera é aquecida sobre a chama de uma vela e depois tenta-se, em vão, fazê-la passar pelo anel.
Ao mostrar esse experimento aos seus alunos, um professor procedeu de três modos diferentes. Primeiramente, aqueceu o anel sobre o calor da chama de uma vela para verificar o efeito causado. Num segundo procedimento, colocou ambos, anel e esfera, no interior de um forno aquecido até que atingissem o equilíbrio térmico para, em seguida, realizar o experimento. Finalmente, colocou ambos, anel e esfera, em uma cuba contendo gelo até o conjunto atingir o equilíbrio para, então, realizar o experimento.
Considerando os três procedimentos do professor, na ordem em que foram apresentados, é correto concluir que a passagem da esfera pelo interior do anel
(A) não ocorreu, não ocorreu, ocorreu.
(B) não ocorreu, não ocorreu, não ocorreu.
(C) ocorreu, ocorreu, ocorreu.
(D) ocorreu, não ocorreu, ocorreu.
(E) ocorreu, ocorreu, não ocorreu.
(Enunciado: Vestibular Santa Marcelina 2020 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: se a esfera passa pelo anel em cada um dos três procedimentos.
Procedimento 1 — só o anel aquecido. O furo de um anel dilata como se fosse feito do próprio material: aquecido, o diâmetro interno aumenta. A esfera, fria, passa com folga. Ocorreu.
Procedimento 2 — os dois no forno, em equilíbrio. Mesmo material e mesma variação de temperatura: o diâmetro da esfera e o diâmetro interno do anel crescem na mesma proporção (, com o mesmo , α e Δθ). Continuam iguais, e a esfera passa como antes. Ocorreu.
Procedimento 3 — os dois no gelo, em equilíbrio. Mesmo raciocínio: os dois diâmetros diminuem igualmente e continuam iguais. Ocorreu.
⚠️ A armadilha: achar que o furo do anel “fecha” quando o anel esquenta (marcaria “não ocorreu” no primeiro). O furo dilata junto com o metal, como se estivesse cheio do mesmo material.
A ideia em uma frase: furos dilatam como o material em volta; e peças iguais, do mesmo material, à mesma temperatura, continuam se encaixando.
Resposta: alternativa C (ocorreu, ocorreu, ocorreu).
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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