Questão 86 (CFS 1) da EEAR 2009

Um balão no ar sofre o empuxo (princípio de Arquimedes): uma força vertical para cima, igual ao peso do ar deslocado, E = \rho_{ar}\, V\, g.

O peso do balão é P = \rho_{gas}\, V\, g (mais o peso da borracha, que é pequeno).

O balão só sobe se o empuxo for maior que o peso:

1. E > P
2. \rho_{ar}\, V\, g > \rho_{gas}\, V\, g
3. \rho_{ar} > \rho_{gas}

Ou seja, o gás dentro do balão precisa ser menos denso que o ar atmosférico.

O ar comprimido dentro do balão é ar, com densidade igual ou até maior que a do ar de fora, então o empuxo não vence o peso e o balão não sobe. O hélio tem densidade bem menor que a do ar (massa molar 4\ \text{g/mol} contra cerca de 29\ \text{g/mol} do ar), por isso o empuxo supera o peso e o balão sobe.

O que decide é a densidade do gás em comparação com a do ar, e não a pressão com que o balão foi cheio.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

• BO ar comprimido é composto principalmente de nitrogênio e oxigênio, não de hidrogênio.
• CA pressão de enchimento não é o fator que decide; o que importa é a densidade do gás em relação ao ar.
• DUma pressão maior aumentaria a densidade do gás, o que dificultaria a subida; o critério é a densidade menor que a do ar.

Assunto: Empuxo e princípio de Arquimedes.

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