UEMG 2005 — questão 26 de Física
Enunciado em texto
Num tubo de vidro, aberto nas duas extremidades, com a forma de um “U”, foram colocados dois líquidos A e B não miscíveis (que não se misturam). O líquido A (mais escuro) é mais denso que o líquido B (mais claro).
Assinale a alternativa que MELHOR representa a situação considerada.
A) [Figura: tubo em U. No ramo esquerdo, uma coluna escura (líquido A) com líquido claro abaixo dela. No ramo direito, só líquido claro, cuja superfície fica bem acima do topo da coluna escura (a altura do líquido claro acima da base da coluna escura é cerca de 1,7 vez a altura da coluna escura).]
B) [Figura: tubo em U. No ramo esquerdo, uma coluna escura com líquido claro abaixo dela. No ramo direito, só líquido claro, com a superfície no mesmo nível do topo da coluna escura.]
C) [Figura: tubo em U. No ramo esquerdo, uma coluna escura com líquido claro abaixo dela. No ramo direito, só líquido claro, com a superfície abaixo da base da coluna escura.]
D) [Figura: tubo em U com uma coluna escura em cada ramo, ambas com líquido claro abaixo e com as bases no mesmo nível; a coluna escura do ramo direito é mais alta que a do esquerdo.]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UEMG 2005 — Universidade do Estado de Minas Gerais.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG).
Resolução comentada
O que a questão pede: qual desenho mostra o equilíbrio correto de dois líquidos imiscíveis num tubo em U, sabendo que o escuro (A) é mais denso que o claro (B).
Passo 1 — a regra do tubo em U. No mesmo líquido em repouso, pontos no mesmo nível têm a mesma pressão. Tome o nível da base da coluna escura (a interface entre A e B no ramo esquerdo). Do lado esquerdo, acima desse nível há a coluna de A, de altura ; do lado direito, a coluna de B, de altura . Como os dois ramos estão abertos para o ar:
Passo 2 — quem fica mais alto. Se , então : a coluna do líquido mais denso é a mais baixa, e a superfície do líquido claro, no outro ramo, fica acima do topo da coluna escura. É o desenho A.
Conferindo com o desenho: em A, a coluna clara mede cerca de 1,7 vez a escura, o que corresponde a ; é uma razão plausível, e o importante é o sentido da desigualdade.
Por que não as outras: em B, as duas alturas são iguais, o que exigiria . Em C, a superfície do ramo direito fica abaixo da interface: a pressão do lado direito, nesse nível, seria menor que a do esquerdo, e o líquido escoaria. Em D, o líquido A aparece nos dois ramos com alturas diferentes sobre o mesmo nível de B; a pressão nas bases seria diferente e não haveria equilíbrio.
Um comentário honesto: na vida real, pôr o líquido mais denso por cima do menos denso é uma situação delicada; num tubo largo, o líquido A tenderia a descer através de B. Num tubo fino (como os de laboratório), a tensão superficial consegue manter a coluna de A no lugar, e é essa a situação que a questão imagina.
⚠️ A armadilha: achar que o líquido mais denso “pesa mais” e por isso deve ficar mais alto, ou que os dois níveis se igualam como num vaso comunicante com um só líquido (alternativa B). Vaso comunicante só nivela as superfícies quando o líquido é o mesmo.
A ideia em uma frase: no tubo em U, a partir da interface: o líquido mais denso forma a coluna mais baixa.
Resposta: alternativa A (a coluna do líquido denso é mais baixa que a do líquido claro).
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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