PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 65 do ENEM PPL 2010

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal

Um brinquedo chamado ludião consiste em um pequeno frasco de vidro, parcialmente preenchido com água, que é emborcado (virado com a boca para baixo) dentro de uma garrafa PET cheia de água e tampada. Nessa situação, o frasco fica na parte superior da garrafa, conforme mostra a FIGURA 1.

Fotografia de uma pessoa segurando uma garrafa PET cheia de água com um pequeno frasco de vidro flutuando emborcado em sua parte superior; abaixo da foto, a legenda FIGURA 1.

Quando a garrafa é pressionada, o frasco se desloca para baixo, como mostrado na FIGURA 2.

Fotografia da mesma garrafa PET sendo pressionada lateralmente por uma mão, com o frasco de vidro imerso na parte inferior da garrafa; abaixo da foto, a legenda FIGURA 2.

Ao apertar a garrafa, o movimento de descida do frasco ocorre porque

  1. A
    diminui a força para baixo que a água aplica no frasco.
  2. B
    aumenta a pressão na parte pressionada da garrafa.
  3. C
    aumenta a quantidade de água que fica dentro do frasco.
  4. D
    diminui a força de resistência da água sobre o frasco.
  5. E
    diminui a pressão que a água aplica na base do frasco.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O frasco flutua quando o empuxo (força para cima que a água exerce, igual ao peso do líquido deslocado) equilibra o peso do conjunto frasco + água + ar interno. O frasco tem uma bolha de ar presa dentro dele, e é ela que garante o volume deslocado e, portanto, o empuxo.

Ao apertar a garrafa, a pressão aumenta em todos os pontos do líquido (princípio de Pascal). Essa pressão extra é transmitida à bolha de ar do frasco, que é comprimida (o ar é compressível, a água não).

Com isso, a água entra no frasco e ocupa parte do espaço antes ocupado pelo ar. Duas consequências:

  1. O peso do conjunto aumenta, porque há mais água dentro do frasco.
  2. O volume de ar diminui, então o volume total deslocado de líquido diminui e o empuxo também diminui ou, no mínimo, não acompanha o aumento do peso.

O peso passa a ser maior que o empuxo e o frasco desce. Ao soltar a garrafa, o ar volta a se expandir, expulsa a água e o frasco sobe de novo.

A causa direta do movimento, portanto, é o aumento da quantidade de água dentro do frasco.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA força da água sobre o frasco (empuxo) não aumenta para cima nem diminui para baixo por apertar; o que muda é o peso do conjunto, com mais água dentro.
  • BA pressão aumenta em todo o líquido (Pascal), não só na parte pressionada, e isso é a causa da compressão do ar, não a explicação direta da descida.
  • DA resistência da água não é o que provoca a descida; o movimento vem do desequilíbrio entre peso e empuxo.
  • EApertar a garrafa aumenta, e não diminui, a pressão sobre a base do frasco.

Assuntos: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal, Empuxo e princípio de Arquimedes.

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