UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 10 de Física

Gabarito 25Hidrostática — empuxo e peso aparente: volume, densidade do corpo e do líquidoVestibular de Inverno · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 10 de Física do UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos)

Enunciado em texto

Um cientista utiliza o “método de Arquimedes” para determinar a densidade de um corpo metálico homogêneo. Inicialmente, o corpo metálico é suspenso utilizando um dinamômetro e um fio, e a leitura do dinamômetro fornece o valor de 20,0 N. Quando o corpo metálico é inteiramente imerso em água, a leitura do dinamômetro fornece o valor de 10,2 N. Sabendo que a densidade da água é 1×103 kg/m31 \times 10^3\ \text{kg/m}^3, desprezando a massa do fio e adotando a aceleração gravitacional de 9,8 m/s², assinale o que for correto.

(01) O volume do corpo é de 1×10−3 m31 \times 10^{-3}\ \text{m}^3.

(02) O par força peso do corpo metálico e força de empuxo que a água exerce sobre o corpo metálico é um bom exemplo do par ação-reação, de acordo com a terceira lei de Newton, pois essas forças têm mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos.

(04) O módulo da força de empuxo que a água exerce sobre o corpo é de aproximadamente 4,9 N.

(08) Se o corpo metálico for imerso em outro líquido e a leitura do dinamômetro quando o corpo é imerso no líquido for de 15 N, a densidade desse líquido é menor do que a densidade da água.

(16) A densidade do corpo é de aproximadamente 2×103 kg/m32 \times 10^3\ \text{kg/m}^3.

(Enunciado: Vestibular UEM 2013 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: usar a diferença entre o peso real e o peso aparente para achar empuxo, volume e densidade.

Passo 1 — o empuxo. O dinamômetro marca o peso menos o empuxo:

E=20,0−10,2=9,8 NE = 20{,}0 - 10{,}2 = 9{,}8\ \text{N}

Passo 2 — o volume. Com o corpo todo imerso, E=ρaˊgua V gE = \rho_{\text{água}}\,V\,g:

V=9,81 000×9,8V = \frac{9{,}8}{1\,000 \times 9{,}8}

V=1×10−3 m3V = 1 \times 10^{-3}\ \text{m}^3

(01) Verdadeira.

(02) Falsa. Peso e empuxo agem no mesmo corpo, e ação e reação agem sempre em corpos diferentes. Além disso, aqui eles nem têm o mesmo módulo (20,0 N contra 9,8 N). A reação ao peso é a força com que o corpo atrai a Terra; a reação ao empuxo é a força do corpo sobre a água.

(04) Falsa. O empuxo é 9,8 N.

(08) Verdadeira. No outro líquido o empuxo é 20−15=520 - 15 = 5 N, menor que os 9,8 N da água, com o mesmo volume deslocado. Como E=ρ V gE = \rho\,V\,g, o líquido é menos denso que a água (cerca de 510 kg/m³).

(16) Verdadeira.

m=20,09,8≈2,04 kgm = \frac{20{,}0}{9{,}8} \approx 2{,}04\ \text{kg}

ρ=2,041×10−3\rho = \frac{2{,}04}{1 \times 10^{-3}}

ρ≈2×103 kg/m3\rho \approx 2 \times 10^3\ \text{kg/m}^3

⚠️ A armadilha: a (02). Forças iguais e opostas no mesmo corpo formam um equilíbrio, não um par ação-reação.

A ideia em uma frase: peso menos peso aparente é o empuxo, e o empuxo dá o volume: E = ρ_líquido·V·g.

Resposta: soma 25 (01 + 08 + 16).

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 UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos)

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos) →

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