UPE 2023 (SSA 3) — questão 25 de Física

Enunciado em texto
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como , densidade da água , o módulo da carga do elétron como C, massa do elétron kg, , constante de Planck Js ou eVs, a velocidade da luz m/s
Um grande reservatório está preenchido com um líquido de densidade . O reservatório tem uma pequena tampa inferior, de encaixe lateral, cuja área de seção transversal é de . A tampa está localizada a uma profundidade h = 800 cm, conforme ilustra a figura ao lado. Qual é, então, a força média do líquido sobre a tampa?
[Figura: reservatório aberto (pressão na superfície) cheio de líquido; na parede lateral, junto ao fundo, uma pequena tampa de área , a uma profundidade cm abaixo da superfície; o vetor aponta para baixo.]
A) 10,4 N
B) 12,8 N
C) 25,0 N
D) 42,8 N
E) 64,0 N
(Enunciado e figura: SSA 3 — 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 força que o líquido (só ele) faz sobre a tampinha a 8 m de profundidade.
Passo 1 — unidades em SI. ; m; .
Passo 2 — pressão do líquido (Stevin). A pressão devida à coluna de líquido acima da tampa é
Passo 3 — força. A tampa é pequena, então a pressão é praticamente a mesma em toda ela:
Conferindo: por que não somar ? A pressão atmosférica empurra a tampa por dentro (transmitida pelo líquido) e também por fora, e os dois efeitos se cancelam. A força que importa, “do líquido”, é a da coluna: 64 N, o peso de uns 6,4 kg apoiado numa área do tamanho de uma moeda.
⚠️ A armadilha: usar a densidade da água (), que aparece nas constantes da prova: daria 40 N, que não está entre as alternativas. Outra é somar a pressão atmosférica: com Pa a mais, a força iria a 114 N, também fora das alternativas.
A ideia em uma frase: a força do líquido numa área pequena é a pressão da coluna, ρgh, vezes a área.
Resposta: alternativa E (64,0 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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