São Camilo 2016 — questão 44 de Física

Enunciado em texto
Em uma situação, um bloco A de forma cúbica flutua em água, até que um outro bloco de massa , de densidade maior do que a água, é colocado suavemente sobre a base superior de A, de modo a manter A flutuando e completamente mergulhado, mas com totalmente fora da água. Em outra situação, após o bloco de massa ser retirado, um bloco de massa e de mesmo material de é acoplado à base inferior de A, de modo a deixar A como na primeira situação, isto é, flutuando e completamente submerso. A ilustração mostra as duas situações.
[Situação 1: o cubo A totalmente submerso, com a face de cima rente à superfície da água, e o bloco apoiado sobre ele, todo fora da água. Situação 2: o cubo A na mesma posição, totalmente submerso, e o bloco preso embaixo dele, também dentro da água.]
Com base nestas duas situações, é correto afirmar que
(A) , pois a força aplicada por em A é maior do que a força aplicada em em A.
(B) , pois não existe força de empuxo produzida pela água em , e existe em .
(C) , pois não faz diferença a posição com que ou é colocada em A.
(D) , pois a força aplicada por em A é menor do que a força aplicada por em A.
(E) , pois não existe força de empuxo produzida pela água em , e existe em .
(Enunciado e figura: Vestibular São Camilo 2016, Medicina, Prova II — São Camilo/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário São Camilo e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar as massas e que deixam o cubo A exatamente submerso, uma por cima (fora da água) e outra por baixo (dentro da água).
Passo 1 — situação 1. Só o cubo A está na água, então só ele recebe empuxo, . O conjunto está em equilíbrio:
Passo 2 — situação 2. Agora o bloco , de volume , também está mergulhado e também recebe empuxo:
Passo 3 — comparar. Subtraindo a primeira equação da segunda:
Logo . O motivo: a água empurra para cima e “alivia” parte do seu peso; para puxar A para baixo com o mesmo efeito, precisa de mais massa. Sobre , fora da água, não há empuxo.
Por que não as outras: (B) e (D) invertem a desigualdade; (C) ignora o empuxo em . (A) acerta a desigualdade, mas não o motivo: a força que cada bloco faz em A é a mesma. Nas duas situações, A está igualmente submerso e em equilíbrio, então precisa da mesma força para baixo: no primeiro caso e no segundo, que são iguais.
⚠️ A armadilha: a (C), pensando que “massa é massa, não importa onde está”. Importa: o que está dentro da água recebe empuxo.
A ideia em uma frase: um peso pendurado dentro da água “pesa menos” por causa do empuxo; para fazer o mesmo efeito, precisa de mais massa.
Resposta: alternativa E (, porque há empuxo em e não em ).
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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