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Questão 73 (CFS 1) da EEAR 2020

CFS 1 · Física: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal

– A figura representa dois vasos comunicantes em que há dois líquidos imiscíveis e em repouso. A parte superior de ambos os vasos é aberta e está sujeita à pressão atmosférica. Os pares de pontos (AB, CD, EF e GH) pertencem a diferentes retas paralelas à horizontal.

Dois vasos comunicantes em formato de U contendo dois líquidos imiscíveis em equilíbrio. O ramo da esquerda contém um líquido com hachuras diagonais sobreposto a um líquido cinza homogêneo, que preenche a base e o ramo da direita. Quatro linhas tracejadas horizontais definem os pares de pontos: A e B acima de ambos os líquidos; C dentro do líquido hachurado e D no ar; E dentro do líquido hachurado e F dentro do líquido cinza; G e H imersos no líquido cinza na parte inferior.

Pode-se afirmar corretamente que as pressões nos pontos

  1. A
    C e D são iguais.
  2. B
    C e E são iguais.
  3. C
    G e H são iguais.
  4. D
    A e B são diferentes
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Resolução comentada

Em um fluido em repouso, a pressão só é a mesma em pontos de um mesmo fluido contínuo e na mesma altura. Se o nível muda ou se há outro líquido no caminho, a pressão muda. A pressão a uma profundidade h vale p = p_0 + \rho g h.

Analisando cada par:

  1. A e B: os dois estão acima dos líquidos, no ar, sujeitos à pressão atmosférica. Logo, são iguais.
  2. C e D: C está dentro do líquido hachurado, a uma profundidade h_C abaixo da superfície, então p_C = p_{atm} + \rho_{h} g h_C. D está no ar do ramo direito, então p_D = p_{atm}. Logo, p_C > p_D.
  3. C e E: E está mais fundo que C no mesmo líquido, então p_E > p_C.
  4. G e H: ambos estão na mesma altura, dentro do líquido cinza, que é contínuo (passa pela base do U). Sobre o ramo esquerdo, G suporta a coluna do hachurado mais a do cinza. Sobre o ramo direito, H suporta apenas a coluna do cinza. Como o sistema está em equilíbrio, o líquido cinza se ajusta de modo que as pressões nesse nível sejam iguais. Em pontos de mesmo nível em um fluido contínuo em repouso, a pressão é a mesma: p_G = p_H.

Portanto, a única afirmação correta é a dos pontos G e H.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa A engana quem só olha que C e D estão na mesma linha horizontal, esquecendo que um ponto está dentro do líquido e o outro no ar.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AC está dentro do líquido hachurado e D está no ar, então p_C é maior que p_D.
  • BE está mais profundo que C no mesmo líquido, então p_E é maior que p_C.
  • DA e B estão ambos no ar, à pressão atmosférica, portanto são iguais.

Assunto: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal.

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Fonte: EEAR 2020 · CFS 1. Prova oficial ↗