UEA 2017 — questão 64 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra um cubo A e uma esfera B, ambos maciços e mais densos do que a água, totalmente imersos em água. Ambos são mantidos em equilíbrio por meio de dois fios ideais, A e B, que os prendem a uma haste horizontal fixa, fora da água. É sabido que o cubo e a esfera têm volumes iguais e que a densidade do cubo é maior do que a da esfera.
[Figura: uma haste horizontal acima de um recipiente com água. Do fio A pende o cubo A e do fio B pende a esfera B, ambos totalmente submersos e sem tocar o fundo.]
Sendo a intensidade do empuxo aplicado pela água sobre o cubo, a intensidade do empuxo aplicado pela água sobre a esfera, a intensidade da força de tração no fio A e a intensidade da força de tração no fio B, é correto afirmar que
(A) e
(B) e
(C) e
(D) e
(E) e
(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2017, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar os empuxos e as trações nos fios do cubo e da esfera.
Passo 1 — os empuxos. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é o peso do líquido deslocado:
Os dois corpos estão totalmente imersos e têm o mesmo volume, na mesma água. O empuxo não depende do material do corpo, só do volume deslocado. Então .
Passo 2 — as trações. Cada corpo está em equilíbrio sob três forças: peso (para baixo), empuxo e tração (para cima):
Com o mesmo volume, o cubo, mais denso, tem massa maior: . Como os empuxos são iguais, sobra mais força para o fio A segurar:
⚠️ A armadilha: achar que o corpo mais denso recebe mais empuxo (alternativas A e B). O empuxo “não sabe” do que o corpo é feito: depende só do volume de água que ele tira do lugar.
A ideia em uma frase: mesmo volume imerso, mesmo empuxo; quem pesa mais deixa mais trabalho para o fio.
Resposta: alternativa E ( e ).
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.