PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 81 do ENEM 2010
Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalhadores teve de remover uma escultura de ferro maciço colocada no fundo de uma piscina vazia. Cinco trabalhadores amarraram cordas à escultura e tentaram puxá-la para cima, sem sucesso.
Se a piscina for preenchida com água, ficará mais fácil para os trabalhadores removerem a escultura, pois a
- Aescultura flutuará. Dessa forma, os homens não precisarão fazer força para remover a escultura do fundo.
- Bescultura ficará com peso menor. Dessa forma, a intensidade da força necessária para elevar a escultura será menor.
- Cágua exercerá uma força na escultura proporcional a sua massa, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhadores fazem para anular a ação da força peso da escultura.
- Dágua exercerá uma força na escultura para baixo, e esta passará a receber uma força ascendente do piso da piscina. Esta força ajudará a anular a ação da força peso na escultura.
- Eágua exercerá uma força na escultura proporcional ao seu volume, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhadores fazem, podendo resultar em uma força ascendente maior que o peso da escultura.
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Resolução comentada
Quando um corpo é mergulhado em um fluido, ele recebe uma força vertical, para cima, chamada empuxo. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo tem módulo igual ao peso do fluido deslocado:
Assim, o empuxo é proporcional ao volume submerso da escultura, e não à sua massa.
Análise da situação:
- Com a piscina vazia, os trabalhadores precisam fazer uma força F que vença todo o peso: F \geq P.
- Com a piscina cheia, o empuxo E ajuda a sustentar a escultura. Para subi-la, basta F + E \geq P, ou seja, F \geq P - E.
- Logo, a força exigida dos trabalhadores diminui.
Como o ferro é bem mais denso que a água, E < P e a escultura não flutua. Os trabalhadores ainda precisam puxar, mas com menos esforço.
O peso P = mg não muda com a água. Só a força resultante para baixo diminui, porque o empuxo se soma à força dos trabalhadores.
A alternativa que descreve isso é a que fala de uma força da água proporcional ao volume, para cima, somada à força dos trabalhadores.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AO ferro é mais denso que a água, então a escultura não flutua e os homens ainda precisam fazer força.
- BO peso (mg) não muda dentro da água; o que aparece é o empuxo, que reduz a força necessária.
- CO empuxo é proporcional ao volume deslocado, não à massa da escultura.
- DA água empurra o corpo para cima, não para baixo, e a força do piso não é o que ajuda a anular o peso.
Assunto: Empuxo e princípio de Arquimedes.
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