São Camilo 2016 — questão 44 de Física

Gabarito EHidrostática — empuxo e flutuação (bloco sobre o cubo ou preso embaixo dele)Medicina · Prova II · Versão 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 44 de Física do São Camilo 2016

Enunciado em texto

Em uma situação, um bloco A de forma cúbica flutua em água, até que um outro bloco de massa m1m_1, 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 m1m_1 totalmente fora da água. Em outra situação, após o bloco de massa m1m_1 ser retirado, um bloco de massa m2m_2 e de mesmo material de m1m_1 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 m1m_1 apoiado sobre ele, todo fora da água. Situação 2: o cubo A na mesma posição, totalmente submerso, e o bloco m2m_2 preso embaixo dele, também dentro da água.]

Com base nestas duas situações, é correto afirmar que

(A) m1<m2m_1 < m_2, pois a força aplicada por m1m_1 em A é maior do que a força aplicada em m2m_2 em A.

(B) m1>m2m_1 > m_2, pois não existe força de empuxo produzida pela água em m1m_1, e existe em m2m_2.

(C) m1=m2m_1 = m_2, pois não faz diferença a posição com que m1m_1 ou m2m_2 é colocada em A.

(D) m1>m2m_1 > m_2, pois a força aplicada por m1m_1 em A é menor do que a força aplicada por m2m_2 em A.

(E) m1<m2m_1 < m_2, pois não existe força de empuxo produzida pela água em m1m_1, e existe em m2m_2.

(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 m1m_1 e m2m_2 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, ρ VA g\rho\,V_A\,g. O conjunto está em equilíbrio:

ρ VA g=(mA+m1) g\rho\,V_A\,g = (m_A + m_1)\,g

Passo 2 — situação 2. Agora o bloco m2m_2, de volume V2V_2, também está mergulhado e também recebe empuxo:

ρ (VA+V2) g=(mA+m2) g\rho\,(V_A + V_2)\,g = (m_A + m_2)\,g

Passo 3 — comparar. Subtraindo a primeira equação da segunda:

m2−m1=ρ V2>0m_2 - m_1 = \rho\,V_2 > 0

Logo m1<m2m_1 < m_2. O motivo: a água empurra m2m_2 para cima e “alivia” parte do seu peso; para puxar A para baixo com o mesmo efeito, m2m_2 precisa de mais massa. Sobre m1m_1, fora da água, não há empuxo.

Por que não as outras: (B) e (D) invertem a desigualdade; (C) ignora o empuxo em m2m_2. (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: m1gm_1 g no primeiro caso e m2g−ρV2gm_2 g - \rho V_2 g 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 (m1<m2m_1 < m_2, porque há empuxo em m2m_2 e não em m1m_1).

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

Outras questões de Física do São Camilo 2016

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do São Camilo 2016 →

Mais questões de Hidrostática, de todas as bancas, resolvidas passo a passo. Ver todos os assuntos →