UNESP 2015 — questão 78 de Física

Enunciado em texto
As figuras 1 e 2 representam uma pessoa segurando uma pedra de 12 kg e densidade 2 × 10 kg/m, ambas em repouso em relação à água de um lago calmo, em duas situações diferentes. Na figura 1, a pedra está totalmente imersa na água e, na figura 2, apenas um quarto dela está imerso. Para manter a pedra em repouso na situação da figura 1, a pessoa exerce sobre ela uma força vertical para cima, constante e de módulo F. Para mantê-la em repouso na situação da figura 2, exerce sobre ela uma força vertical para cima, constante e de módulo F.
[Figura 1: o homem, com água pela cintura, segura a pedra totalmente mergulhada; balão de fala: “Puxa! Uma pedra tão grande e tão leve!”. Figura 2: o homem segura a pedra junto ao peito, quase toda fora da água, com só a parte de baixo dela mergulhada; balão de fala: “Ufa! De repente ficou pesada!”.]
(http://educar.sc.usp.br. Adaptado.)
Considerando a densidade da água igual a 10 kg/m e g = 10 m/s, é correto afirmar que a diferença F – F, em newtons, é igual a
(A) 60.
(B) 75.
(C) 45.
(D) 30.
(E) 15.
(Enunciado e figura: Vestibular Unesp 2015, 1ª fase — Unesp/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual Paulista (Unesp) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto a mais a pessoa precisa fazer de força quando tira três quartos da pedra da água.
Passo 1 — o volume da pedra, pela densidade:
Passo 2 — o empuxo em cada situação. Pelo princípio de Arquimedes, :
Passo 3 — equilíbrio da pedra. Em repouso, as forças para cima (a da pessoa e o empuxo) equilibram o peso, P = 120 N:
Atalho: o peso é o mesmo nas duas situações, então a diferença de força é só a diferença de empuxo: N. A pessoa passa a “carregar” o empuxo dos três quartos que saíram da água.
⚠️ A armadilha: parar no F (ou no E), que vale 60 N, e marcar a alternativa A. Outra: pensar que o empuxo na figura 2 vem dos três quartos (45 N), confundindo a parte imersa com a parte de fora: isso dá 15 N, a alternativa E.
A ideia em uma frase: o empuxo ajuda a segurar a pedra; tirar parte dela da água tira essa ajuda, e a pessoa paga a diferença.
Resposta: alternativa C (45 N).
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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