UEL 2018 — questão 14 de Física

Gabarito CHidrostática — empuxo e condição de flutuação em equilíbrioVestibular 2018 · 1ª fase · Conhecimentos Gerais · Prova 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 14 de Física do UEL 2018

Enunciado em texto

Observe a figura a seguir.

[Figura: obra de arte em preto e branco. Do alto, mãos de alguém de terno e gravata despejam um balde de lama. Embaixo, uma mulher, uma criança e um bebê aparecem atolados na lama até o tronco, chorando; ao redor, casas, postes e animais quase cobertos. No canto inferior direito, um aparelho de TV está parado sobre a lama, parcialmente afundado.]

(Disponível em: <http://misturaurbana.com/2015/11/dupla-osgemeos-criam-arte-em-homenagem-ao-desastre-de-mariana-mg-e-cobram-acoes/>. Acesso em: 25 abr 2017).

Na figura, é possível observar um aparelho de TV, que se comporta como um corpo maciço que supostamente flutua em equilíbrio sobre a lama. Nessas condições, é correto afirmar que a TV flutua porque

a) a massa específica do aparelho de TV é maior que a massa específica da lama.

b) o volume de lama deslocado (VlV_l) é igual ao volume total do aparelho de TV (VtvV_{tv}).

c) o módulo do seu peso (P⃗\vec{P}) é igual ao módulo do empuxo (E⃗\vec{E}) exercido pela lama.

d) a densidade do aparelho de TV é maior que a densidade da lama.

e) o módulo do empuxo (E⃗\vec{E}) exercido pela lama é maior que o módulo do seu peso (P⃗\vec{P}).

(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2018, 1ª fase — COPS/UEL.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).

Resolução comentada

O que a questão pede: a condição física para a TV ficar boiando, parada, sobre a lama (tratada como um fluido).

Passo 1 — as forças na TV. Só duas forças verticais: o peso PP, para baixo, e o empuxo EE da lama, para cima.

Passo 2 — equilíbrio. “Flutua em equilíbrio” quer dizer parada: pela 1ª lei de Newton, a resultante é zero.

E=PE = P

Passo 3 — o que isso diz sobre densidades e volumes. Pelo princípio de Arquimedes, E=dlama Vl gE = d_{\text{lama}}\, V_l\, g, e o peso é P=dTV Vtv gP = d_{\text{TV}}\, V_{tv}\, g. Igualando:

VlVtv=dTVdlama\frac{V_l}{V_{tv}} = \frac{d_{\text{TV}}}{d_{\text{lama}}}

Como a TV fica com uma parte para fora (Vl<VtvV_l < V_{tv}), a densidade (massa específica) dela é menor que a da lama.

Por que não as outras: (A) e (D) dizem o contrário: corpo mais denso que o fluido afunda. (B) Volume deslocado igual ao volume total é corpo inteiro submerso; a TV está flutuando com parte de fora. (E) Empuxo maior que o peso dá resultante para cima: a TV estaria subindo, não em equilíbrio.

⚠️ A armadilha: a (E). Muita gente pensa “se boia, o empuxo ganha”. O empuxo ganha só enquanto o corpo sobe; quando ele para na superfície, a parte submersa diminuiu até o empuxo ficar exatamente igual ao peso.

A ideia em uma frase: corpo flutuando parado tem empuxo igual ao peso; a parte que fica para fora é que mostra que ele é menos denso que o fluido.

Resposta: alternativa C (o peso é igual ao empuxo).

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 UEL 2018

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do UEL 2018 →

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