UPE 2023 (SSA 1) — questão 27 de Física

Gabarito DHidrostática — flutuação de navios e submarinosSSA 1 · processo 2023 · 2º dia (Matemática e Ciências da Natureza)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 27 de Física do UPE 2023 (SSA 1)

Enunciado em texto

Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como g=10,0 m/s2g = 10{,}0\ \text{m/s}^2, densidade da água ρ=1,0 g/cm3\rho = 1{,}0\ \text{g/cm}^3 e utilize π=3\pi = 3.

Um submarino ou um navio pode flutuar porque o peso da água que ele desloca é igual ao peso da embarcação. Esse deslocamento da água cria uma força ascendente chamada força de empuxo e age em oposição à gravidade, o que puxaria o navio para baixo. Ao contrário de um navio, um submarino pode controlar sua flutuabilidade, permitindo que ele afunde e emerja à vontade. Para manter o nível do submarino em qualquer profundidade definida, o submarino mantém um equilíbrio de ar e água nos tanques de compensação para que sua densidade total seja igual à água circundante (flutuabilidade neutra).

Disponível em: https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/submarine1.htm. Acesso em 05 de setembro de 2022.

Considerando as informações do texto, assinale a alternativa que descreve CORRETAMENTE a operação de submarinos e navios em alto mar.

A) Para submergir, um submarino permite a entrada de ar em seus tanques de compensação, produzindo movimento de mergulho.

B) Durante a flutuabilidade neutra, a densidade total do submarino é similar à do óleo diesel que ele carrega em seus tanques de combustível.

C) A fim de manter uma correta navegação, um navio deve ser projetado para ter uma densidade maior do que a água que o cerca.

D) Um submarino emerge se a relação entre ar e água nos tanques de compensação diminuir sua densidade total em relação à das águas circundantes.

E) Um navio é capaz de flutuar se ele for projetado para que a força gravitacional não atue sobre ele, controlando sua flutuabilidade.

(Enunciado: SSA 1 — UPE 2023, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).

Resolução comentada

O que a questão pede: a descrição correta de como navios e submarinos flutuam, afundam e emergem.

Passo 1 — a regra da flutuação. Um corpo totalmente submerso sobe se sua densidade média for menor que a da água, afunda se for maior e fica parado (flutuabilidade neutra) se for igual. O submarino ajusta sua densidade média trocando água por ar nos tanques de compensação: mais água, mais pesado para o mesmo volume, mais denso; mais ar, menos denso.

Passo 2 — alternativa D. Se a proporção ar/água nos tanques fizer a densidade total do submarino ficar menor que a da água em volta, o empuxo supera o peso e ele sobe. Correta.

Por que não as outras: (A) para submergir, o submarino deixa entrar água (e expulsa ar) nos tanques; entrar ar o faria subir. (B) na flutuabilidade neutra, a densidade do submarino é igual à da água do mar (cerca de 1,03 g/cm³), não à do óleo diesel (cerca de 0,85 g/cm³). (C) um navio flutua justamente porque sua densidade média (casco + ar no interior) é menor que a da água; maior, ele afundaria. (E) não há como “desligar” a gravidade; o navio flutua porque o empuxo equilibra o peso, que continua atuando.

⚠️ A armadilha: a alternativa A, porque o ar está ligado à ideia de “boiar”. É o contrário: o ar nos tanques faz subir; a entrada de água faz mergulhar.

A ideia em uma frase: o submarino sobe, desce ou para mudando a própria densidade média com ar e água nos tanques: menos denso que a água, ele emerge.

Resposta: alternativa D (emerge quando a densidade total fica menor que a da água em volta).

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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