PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 93 (CFS 1) da EEAR 2023

CFS 1 · Física: Empuxo e princípio de Arquimedes

– Foi colocado um recipiente sobre cada um dos pratos de 4 balanças. Todos os recipientes são idênticos, bem como as balanças. Um objeto maciço e homogêneo foi adicionado no fundo de 3 dos 4 recipientes. Os objetos (O1, O2 e O3) possuem o mesmo volume e densidades diferentes. Em seguida, preencheu-se os 4 recipientes com água até atingir a borda de cada recipiente e aguardou-se os objetos estarem em repouso. A figura a seguir representa essa última situação.

Quatro recipientes idênticos cheios de água até a borda apoiados em pratos de balança identificados de A a D. O recipiente A contém apenas água. O recipiente B contém o objeto O1 flutuando parcialmente emerso. O recipiente C contém o objeto O2 totalmente imerso em equilíbrio no meio da água. O recipiente D contém o objeto O3 totalmente imerso e em contato com o fundo.

Entre as alternativas, assinale aquela que indica corretamente a relação entre as medidas de massa feitas pelas balanças A, B, C e D.

  1. A
    A > B e B = C e C > D
  2. B
    A = B e B = C e C = D
  3. C
    A < B e B = C e C < D
  4. D
    A = B e B = C e C < D
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Resolução comentada

A balança mede o peso total do que está sobre o prato: recipiente, água e objeto. Como os recipientes são idênticos e foram enchidos até a borda, o que muda de um caso para outro é quanto de água sobra dentro dele.

Quando um objeto é colocado no recipiente cheio, ele desloca água, e o volume deslocado transborda. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é igual ao peso da água deslocada. Vamos comparar cada caso com o recipiente A, que só tem água.

  1. Recipiente B (O1 flutua): em equilíbrio, o empuxo é igual ao peso do objeto. O peso da água deslocada, que transbordou, é igual ao peso de O1. Logo, o que saiu em água é igual ao que entrou em objeto, e a leitura é a mesma de A.

  2. Recipiente C (O2 em equilíbrio no meio da água): o objeto está totalmente imerso e parado, então o empuxo é igual ao seu peso. A água que transbordou pesa o mesmo que O2, e a leitura também é igual à de A.

  3. Recipiente D (O3 afunda e toca o fundo): o objeto está totalmente imerso, mas é mais denso que a água, então seu peso é maior que o empuxo. A água que transbordou pesa menos que O3, e a balança marca mais que A.

Assim: A = B = C e C < D.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A engana quem acha que o objeto flutuando "pesa menos" na balança; na verdade o peso da água transbordada é igual ao do objeto, e a leitura não muda.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ADiz que A > B, mas em B o objeto flutua e a água que transborda pesa igual ao objeto, então A = B.
  • BIgnora que O3 afunda: seu peso excede o da água deslocada, então D marca mais.
  • CAfirma A < B, mas nos casos B e C o objeto substitui exatamente o seu peso em água, sem aumentar a leitura.

Assunto: Empuxo e princípio de Arquimedes.

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Fonte: EEAR 2023 · CFS 1. Prova oficial ↗