UPE 2024 (SSA 3) — questão 27 de Física

Gabarito DHidrostática — força do vento a partir de uma diferença de pressãoSSA 3 · processo 2024 · 2º dia
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 27 de Física do UPE 2024 (SSA 3)

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, o módulo da carga do elétron como e=1,6×10−19e = 1{,}6 \times 10^{-19} C, massa do próton mp=1,7×10−27m_p = 1{,}7 \times 10^{-27} kg, massa do elétron me=9,1×10−31m_e = 9{,}1 \times 10^{-31} kg, π=3\pi = 3, constante de Planck h=6,6×10−34h = 6{,}6 \times 10^{-34} Js ou 4,14×10−154{,}14 \times 10^{-15} eVs e a velocidade da luz como c=3×108c = 3 \times 10^8 m/s. 1 atm = 10510^5 Pa. 1 atm = 1,0×105 N/m21{,}0 \times 10^5\ \text{N/m}^2, 1 tonelada-força = 10410^4 N.

Ocorrência de ciclone extratropical vem se tornando um fenômeno cada vez mais comum no sul do país, sobretudo quando há influência do fenômeno El Niño, caracterizado pelo aumento de temperaturas. Os eventos extremos estão sendo "potencializados pelas mudanças climáticas", e isso é inquestionável, segundo cientistas e especialistas de todo o mundo, incluindo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas ligado à ONU. A imagem ao lado exemplifica este fato e mostra a força do vento que fez um caminhão tombar na BR-101, em Garuva, no Norte de Santa Catarina, no início da tarde desta quinta-feira, dia 13 de julho deste ano. Segundo o órgão responsável que monitora as condições de tempo no estado, os ventos passaram de 100 km/h nessa região.

[Foto: um caminhão-baú tombado de lado sobre a pista de uma rodovia.]

Disponível em: https://g1.globo.com/sc/santa-catarina/noticia/2023/07/13/caminhoes-tombam-com-a-forca-dos-ventos-causados-por-ciclone-em-sc-videos.ghtml. Acesso em: 25/07/2023. Adaptado.

Se o vento produziu uma diferença da pressão média de 0,1 atm entre os lados direito e esquerdo do baú do caminhão de 8,0 m de comprimento e 2,5 m de altura, qual foi a força média que a diferença de pressão, em tonelada-força, exerceu sobre a lateral do baú do caminhão?

A) 5,0

B) 8,0

C) 15,0

D) 20,0

E) 25,0

(Enunciado e figura: SSA 3 — UPE 2024, 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 resultante sobre a lateral do baú causada pela diferença de pressão de 0,1 atm, em tonelada-força.

Passo 1 — diferença de pressão em pascal. Com 1 atm = 10510^5 Pa:

Δp=0,1⋅105=1,0⋅104 Pa\Delta p = 0{,}1 \cdot 10^5 = 1{,}0 \cdot 10^4\ \text{Pa}

Passo 2 — área da lateral.

A=8,0⋅2,5=20 m2A = 8{,}0 \cdot 2{,}5 = 20\ \text{m}^2

Passo 3 — força resultante. A pressão maior de um lado e a menor do outro dão uma força resultante igual à diferença de pressão vezes a área:

F=Δp⋅A=104⋅20F = \Delta p \cdot A = 10^4 \cdot 20

F=2,0⋅105 NF = 2{,}0 \cdot 10^5\ \text{N}

Passo 4 — em tonelada-força. Com 1 tf = 10410^4 N:

F=2,0⋅105104=20,0 tfF = \frac{2{,}0 \cdot 10^5}{10^4} = 20{,}0\ \text{tf}

Conferindo: 20 tf é o peso de 20 toneladas, mais que o peso de um caminhão-baú comum. Não é de espantar que ele tenha tombado. (Uma diferença de 0,1 atm é enorme para vento; mas a conta pedida é só F=Δp⋅AF = \Delta p \cdot A.)

⚠️ A armadilha: usar só uma das dimensões ou o perímetro no lugar da área; por exemplo, com 8,0 + 2,5 = 10,5 m no lugar de 20 m², sairia cerca de 10 tf, que não está nas alternativas. A força é pressão vezes área.

A ideia em uma frase: força resultante de pressão = diferença de pressão × área da face; aqui, 10⁴ Pa × 20 m² = 2 · 10⁵ N = 20 tf.

Resposta: alternativa D (20,0 tf).

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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