PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 24 (1º exame) da UERJ 2015
Um funil, com a forma de cone circular reto, é utilizado na passagem de óleo para um recipiente com a forma de cilindro circular reto. O funil e o recipiente possuem a mesma capacidade.
De acordo com o esquema, os eixos dos recipientes estão contidos no segmento TQ, perpendicular ao plano horizontal \beta.

Admita que o funil esteja completamente cheio do óleo a ser escoado para o recipiente cilíndrico vazio. Durante o escoamento, quando o nível do óleo estiver exatamente na metade da altura do funil, \dfrac{H}{2}, o nível do óleo no recipiente cilíndrico corresponderá ao ponto K na geratriz AB.
A posição de K, nessa geratriz, é melhor representada por:
- A

- B

- C

- D

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Resolução comentada
O cone cheio tem volume V_c, igual ao volume do cilindro. Quando o óleo no funil está na altura \frac{H}{2}, o óleo restante forma um cone semelhante ao cone total, com razão de semelhança \frac{1}{2}.
Como os volumes de sólidos semelhantes ficam na razão do cubo da razão de semelhança:
- Volume restante no funil: V_c\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^3=\frac{V_c}{8}.
- Volume que já escoou para o cilindro: V_c-\frac{V_c}{8}=\frac{7V_c}{8}.
Como V_c é igual ao volume do cilindro, o óleo no cilindro ocupa \frac{7}{8} da capacidade dele.
O cilindro tem seção constante, então o volume é proporcional à altura do óleo. O óleo chega a \frac{7}{8} da altura AB, medida a partir de B (base inferior).
Logo, K fica a \frac{1}{8} do comprimento de AB abaixo de A, ou seja, bem próximo de A. Isso corresponde à figura em que o traço está cerca de um oitavo abaixo de A.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa C engana quem acha que metade da altura do funil escoa metade do óleo, esquecendo que o volume varia com o cubo da razão de semelhança.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BPosição de cerca de 3/10 abaixo de A não corresponde a 7/8 da altura; não resulta de nenhum cálculo correto.
- CMetade da altura seria o resultado se o volume fosse proporcional à altura do cone, esquecendo o cubo da semelhança.
- DColocaria o óleo a apenas 1/4 da altura do cilindro, invertendo a leitura entre óleo restante e óleo escoado.
Assuntos: Cone e tronco de cone, Semelhança e Teorema de Tales, Cilindro.
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Fonte: UERJ 2015 · 1º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗