UFSC 2025 — questão 23 de Física

Gabarito 41Hidrostática — empuxo numa nadadora de cabeça para baixo: volume submerso e força adicional da águaVestibular · Prova 2 · caderno amarelo (somatória)

Enunciado da questão 23 de Física do UFSC 2025 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Um dos momentos mais impressionantes dos Jogos Olímpicos de Paris aconteceu durante uma das apresentações da equipe americana de nado artístico, que competiu com uma coreografia para a música Smooth criminal, de Michael Jackson, incluindo seu famoso moonwalk. Na figura ao lado, as nadadoras mantêm-se em equilíbrio na direção vertical, de cabeça para baixo, durante a rotina. Com boa aproximação, podemos considerar 50,0 kg como a massa da nadadora indicada pela seta, 50,76 L o volume do seu corpo e 5,0 L o volume das pernas fora da água.

[Foto: vista em corte da piscina, metade acima e metade abaixo da superfície: várias nadadoras de cabeça para baixo, com as pernas para fora da água; uma seta aponta para as pernas de uma delas.]

Disponível em: https://youtu.be/1G1R2IwUBVo?feature=shared.

Com base no exposto acima, é correto afirmar que:

(01) o volume submerso do corpo da nadadora é 45,76 L.

(02) a força de empuxo sobre a nadadora é de 250,0 N.

(04) caso o volume submerso do corpo da nadadora mude, a força peso atuando nela também mudará.

(08) o valor da força adicional exercida pela água na nadadora, que contribui para manter parte das pernas fora da água, é de 42,4 N.

(16) a força adicional exercida pela água na nadadora, que contribui para manter parte do seu corpo fora da água, diminui conforme o volume submerso diminui.

(32) quando a força adicional exercida pela água na nadadora, que contribui para manter parte do seu corpo fora da água, é 0 N, o volume submerso do corpo da nadadora é 50,0 L.

(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2025 — UFSC/COPERVE.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).

Resolução comentada

O que a questão pede: calcular o empuxo sobre a nadadora e a força extra (dos movimentos das mãos) que completa o equilíbrio vertical.

Passo 1 — o volume submerso:

$V_{\text{sub}} = 50{,}76 - 5{,}0 = 45{,}76\ \text{L}$

Passo 2 — o empuxo. Com $\rho_{\text{água}} = 1{,}0$ g/cm³ = 1,0 kg/L (formulário da prova), $E = \rho g V$ :

$E = 1{,}0 \cdot 10 \cdot 45{,}76$

$E = 457{,}6\ \text{N}$

Passo 3 — a força adicional. O peso é $50{,}0 \cdot 10 = 500$ N. Em equilíbrio, o que o empuxo não cobre é a força que a nadadora obtém da água com os movimentos dos braços:

$F = P - E = 500 - 457{,}6$

$F = 42{,}4\ \text{N}$

(01) Verdadeira. Passo 1.

(02) Falsa. Passo 2: 457,6 N.

(04) Falsa. O peso, $mg$ , só depende da massa e da gravidade. Variar o volume submerso muda o empuxo, não o peso.

(08) Verdadeira. Passo 3.

(16) Falsa. É o contrário: com menos volume submerso (mais corpo para fora), o empuxo diminui, e a força adicional $F = P - E$ precisa aumentar.

(32) Verdadeira. Com $F = 0$ , o empuxo sozinho equilibra o peso:

$1{,}0 \cdot 10 \cdot V_{\text{sub}} = 500$

$V_{\text{sub}} = 50{,}0\ \text{L}$

⚠️ A armadilha: a (16). Pôr mais do corpo para fora da água reduz o empuxo; a nadadora tem de “trabalhar” mais com as mãos, não menos.

A ideia em uma frase: o empuxo depende só do volume submerso (E = ρgV); o que faltar para equilibrar o peso tem de vir de outra força.

Resposta: soma 41 (01 + 08 + 32).

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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