1

Prof. Raphael e Cazuza 1. (Espcex (Aman) 2013) Um elevador hidráulico

de um posto de gasolina é acionado por um

pequeno êmbolo de área igual a 4 24 10 m .−⋅ O

automóvel a ser elevado tem peso de 42 10 N⋅ e

está sobre o êmbolo maior de área 20,16 m . A intensidade mínima da força que deve ser aplicada ao êmbolo menor para conseguir elevar o automóvel é de:

a) 20 N b) 40 N c) 50 N d) 80 N e) 120 N 2. (Unesp 2012) A maioria dos peixes ósseos

possui uma estrutura chamada vesícula gasosa ou bexiga natatória, que tem a função de ajudar na flutuação do peixe. Um desses peixes está em repouso na água, com a força peso, aplicada pela Terra, e o empuxo, exercido pela água, equilibrando-se, como mostra a figura 1. Desprezando a força exercida pelo movimento das nadadeiras, considere que, ao aumentar o volume ocupado pelos gases na bexiga natatória, sem que a massa do peixe varie significativamente, o volume do corpo do peixe também aumente. Assim, o módulo do empuxo supera o da força peso, e o peixe sobe (figura 2).

Na situação descrita, o módulo do empuxo aumenta, porque:

a) é inversamente proporcional à variação do volume do corpo do peixe.

b) a intensidade da força peso, que age sobre o peixe, diminui significativamente.

c) a densidade da água na região ao redor do peixe aumenta.

d) depende da densidade do corpo do peixe, que também aumenta.

e) o módulo da força peso da quantidade de água deslocada pelo corpo do peixe aumenta.

3. (Uespi 2012) Um navio possui massa de 500 mil toneladas e ainda assim consegue flutuar. Considere que o navio flutua em repouso, com a densidade da água igual a 1 kg/L. Qual é o volume submerso do navio, isto é, o volume do navio (incluindo as suas partes vazias) que se encontra abaixo da linha d’água?

a) 5 × 106 L b) 107 L c) 5 × 107 L d) 108 L e) 5 × 108 L 4. (Ucs 2012) No desenho animado Up – Altas

Aventuras, o personagem Carl Fredricksen, um vendedor de balões, tem a ideia de viajar levando consigo a própria casa. Para isso, ele enche uma quantidade grande de balões com um gás e amarra-os à casa, que é erguida no ar. Por um certo tempo, a casa sobe. Mas, de repente, sem que nenhum balão seja solto, a ascensão vertical é interrompida e a casa se desloca, graças ao vento, apenas na horizontal. Por que isso aconteceu?

a) O empuxo do ar sobre os balões foi diminuindo à medida que diminuía a densidade do ar.

b) A pressão atmosférica sobre o teto da casa foi aumentando com a altura.

c) A temperatura baixa, que caracteriza a grande altitude, fez aumentar a pressão interna e o volume dos balões.

d) Mesmo com os balões fechados, o número de moles do gás dentro deles diminuiu com a altura, reduzindo a pressão manométrica sobre a casa.

e) Devido à altitude e ao atrito do ar, a temperatura da casa aumentou e, por isso, diminuíram a pressão e o volume do gás dentro dos balões.

5. (Uel 2012) A areia monazítica, abundante no

litoral do Espírito Santo até o final do século XIX, é rica em tório e foi contrabandeada para outros países durante muitos anos sob a falsa alegação de lastrear navios. O lastro tem por objetivo afundá-los na água, até certo nível, conferindo estabilidade para a navegação. Se uma embarcação tem massa de 50.000 kg, qual deverá ser a massa de lastro de areia monazítica, em toneladas, para que esse navio

lastreado desloque um volume total de 31000 mde água do mar? Considere a densidade da água do mar igual a 31 g/cm .

a) 180 b) 500 c) 630 d) 820

FÍSICA – SETOR A

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e) 950 6. (Ueg 2011) Em uma colisão automobilística

frontal, observou-se que o volante foi deformado provavelmente pelo impacto com o tórax do motorista, além de uma quebra circular no para-brisa evidenciar o local de impacto da cabeça. O acidentado apresentou fratura craniana, deformidade transversal do esterno, contusão cardíaca e ruptura dos alvéolos pulmonares. A lesão pulmonar ocorreu pela reação instintiva de espanto do motorista ao puxar e segurar o fôlego, pois a compressão súbita do tórax produziu a ruptura dos alvéolos, assim como se estoura um saco de papel inflado. Sobre essa lesão pulmonar, é correto afirmar:

a) pelo Princípio de Pascal, o aumento da pressão sobre o ar contido nos alvéolos foi inversamente proporcional ao volume ocupado pelo fluido, cuja massa rompeu as paredes inferiores dos alvéolos.

b) pelo Princípio de Pascal, o aumento da pressão anteroposterior sobre o ar contido nos alvéolos por ação de pressão externa foi transmitido a todos os pontos do fluido, inclusive à parede dos alvéolos.

c) pelo Princípio de Arquimedes, o aumento da pressão sobre o ar contido nos alvéolos foi inversamente proporcional ao volume ocupado pelo fluido, cuja massa rompeu as paredes inferiores dos alvéolos.

d) pelo Princípio de Arquimedes, o aumento da pressão anteroposterior sobre o ar contido nos alvéolos por ação de pressão externa foi transmitido a todos os pontos do fluido, inclusive à parede dos alvéolos.

7. (Uerj 2011) Um bloco maciço está inteiramente

submerso em um tanque cheio de água, deslocando-se verticalmente para o fundo em movimento uniformente acelerado. A razão entre o peso do bloco e o empuxo sobre ele é igual a 12,5.

A aceleração do bloco, em m/s2, é aproximadamente de:

a) 2,5 b) 9,2 c) 10,0 d) 12,0 8. (Cesgranrio 2011) Um bloco cúbico com 6 cm de

aresta é parcialmente submerso em água até 1/3 de sua altura. Considerando-se que a aceleração da gravidade vale 10 m/s2 e sabendo-se que a massa específica da água vale 1000 kg/m3. Calcule a intensidade do empuxo sobre o bloco, em Newtons.

a) 0,20 b) 0,36 c) 0,72 d) 1,00 e) 1,44

9. (Ifsul 2011) Um corpo maciço, de densidade

desconhecida e peso igual a 300 N, encontra-se flutuando em um líquido de densidade desconhecida, com 70% de seu volume imerso. O valor do empuxo sofrido pelo corpo é:

a) 90 N. b) 150 N. c) 210 N. d) 300 N. 10. (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:

a) escultura flutuará. Dessa forma, os homens não precisarão fazer força para remover a escultura do fundo.

b) escultura ficará com peso menor. Dessa forma, a intensidade da força necessária para elevar a escultura será menor.

c) água exercerá uma força na escultura proporcional à sua massa, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhadores fazem para anular a ação da força peso da escultura.

d) água 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.

e) água 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.

11. (Ufv 2010) Uma esfera de volume V é pendurada

na extremidade de uma mola de constante elástica K, fazendo com que a mola estique uma quantidade X (como mostra a figura a seguir). A esfera é, então, mergulhada em um recipiente com um líquido, fazendo com que a mola passe a ficar esticada de um valor Y. Sendo g o módulo da aceleração da gravidade, a densidade do líquido é:

3

a) K(X Y)

gV+

b) K(X Y)

gV−

c) KXgV

d) KYgV

12. (Pucrj 2010) Um nadador flutua com 5% de seu

volume fora d’água. Dado que a densidade da água é de 1,00 × 103 kg/m3, a densidade média do nadador é de:

a) 0,50 × 103 kg/m3 b) 0,95 × 103 kg/m3 c) 1,05 × 103 kg/m3 d) 0,80 × 103 kg/m3 e) 1,50 × 103 kg/m3 13. (Unemat 2010) Um objeto de volume 26 cm3

encontra-se totalmente imerso em um líquido de densidade igual a 1000 kg/ m3.

O valor do empuxo do líquido sobre o objeto será de: (Dado: g = 9,8 m/s2).

a) 0,2548 N b) 28,84 N c) 254,8 N d) 2884 N e) 2900 N 14. (Ufla 2010) Na hidrostática, estuda-se o

equilíbrio dos fluidos, sejam eles líquidos ou gasosos. Considerando essa afirmativa, é correto afirmar:

a) A lei de Stevin avalia o empuxo, que é a força que um líquido exerce sobre um corpo imerso.

b) O princípio de Arquimedes avalia o empuxo, que é a força que um líquido exerce sobre um corpo imerso.

c) O princípio de Pascal avalia o empuxo, que é a força que um líquido exerce sobre um corpo imerso.

d) Vasos comunicantes é uma forma de avaliar o empuxo, que é a força que um líquido exerce sobre um corpo imerso.

15. (Unemat 2010) Um corpo em formato esférico

flutua na água com 1/8 de seu volume emerso. Sabendo-se que a densidade da água é de 1 g/cm3, logo, a densidade desta esfera será:

a) 0,785 g/cm3 b) 0,875 g/cm3 c) 0,625 g/cm3 d) 0,565 g/cm3 e) 0,885 g/cm3

GABARITO Resposta da questão 1: [C] Dados: P = 2⋅104 N; A1 = 4⋅10–4 m2; A2 = 0,16 m2 = 16⋅10–

2 m2. Pelo Teorema de Pascal:

( )4 4 21

21 2 2

2 10 4 10P AF P 8 10 F

A A A 1616 10F 50 N.

−

−

⋅ ⋅ ⋅= ⇒ = = = ⇒

⋅=

Resposta da questão 2:[E] De acordo com o teorema de Arquimedes, a intensidade do empuxo é igual à intensidade do peso de líquido deslocado. Ao aumentar o volume da bexiga natatória, o peixe aumenta o volume de líquido deslocado, aumentando, consequentemente, o módulo da força peso da quantidade de água deslocada. Resposta da questão 3:[E] Dados: m = 5 × 108 kg; águaρ = 1 kg/L.

Se o navio está em equilíbrio, o seu peso e o empuxo exercido pela água estão equilibrados.

água imerso

8

imersoágua

8imerso

E P V g m g

m 5 10 V

1

V 5 10 L.

= ⇒ =

×⇒ = =

⇒ = ×

ρ

ρ

Resposta da questão 4: [A] Sobre o balão subindo verticalmente, agem duas forças: o

empuxo ( )E ,�

aplicado pelo ar, e seu próprio peso ( )P .�

Enquanto o balão acelera verticalmente, a intensidade do empuxo é maior que a do peso. Quando o balão deixar de subir, essas duas forças verticais se equilibram.

ar balões ar balõesE P V g m g V m.ρ ρ= ⇒ = ⇒ =

Como a massa não varia e o volume dos balões pode até aumentar com a diminuição da pressão atmosférica, conclui-se que a densidade do ar diminui. Resposta da questão 5: [E] Dados: M = 50.000 kg = 0,05×106 kg; dágua = 103 kg/m3; Vimerso = 1.000 m3 = 103 m3. O peso da embarcação mais o peso da areia deve ser equilibrado pelo empuxo.

emb areia água imerso

água imerso

3 3 6

6 6 6

3

P P E Mg mg d V g

m d V M

m 10 10 0,05 10

m 10 0,05 10 m 0,95 10 kg

m 950 10 kg m 950 toneladas.

+ = ⇒ + =

⇒ = −

⇒ = × − ×⇒ = − × ⇒ = ×⇒ = × ⇒ =

4

Resposta da questão 6: [B] O Princípio de Pascal estabelece que qualquer acréscimo de pressão efetuado num ponto de um fluido é transmitido integralmente a todos os demais pontos desse fluido. Resposta da questão 7: [B]

Dado: P

12,5.E

=

Do princípio fundamental da dinâmica, vem: P – E = m a ⇒ m g – E = m a.

Mas: P

12,5E

= ⇒ m gP

E .12,5 12,5

= =

Substituindo na expressão anterior:

m gm g m a

12,5− = . Considerando g = 10 m/s2:

10 – 10

12,5= a ⇒ a = 10 – 0,8 ⇒ a = 9,2 m/s2.

Resposta da questão 8: [C]

( )32

fluido imerso

6x10E .V .g 1000x x10 0,72N

3

−

= μ = = .

Resposta da questão 9: [D] Nesse corpo agem duas forças: o peso e o empuxo. Se ele está em equilíbrio, a resultante dessas forças é nula, ou seja, elas têm mesma intensidade, igual a 300 N. Resposta da questão 10: [E] Com a piscina cheia, a água exercerá na escultura uma força vertical, para cima, chamada empuxo, cuja intensidade é igual ao peso do volume de água deslocado pela escultura. Matematicamente, o empuxo é dado por: E = dlíquido Vimerso g. Essa força vertical se somará à força exercida pelos trabalhadores, facilitando a retirada da escultura. Resposta da questão 11: [B]

Nos dois casos a esfera está em equilíbrio, ou seja, a resultante das forças atuantes sobre a esfera é nula.

Na Fig 1, agem na esfera a força peso (P = m g) e a força elástica (F = K X).

F = P ⇒ K X = m g (equação 1). Na Fig 2, agem na esfera a força peso a força elástica (F’ = K Y) e o empuxo (E = dlíqV g)

F’ + E = P ⇒ K Y + dlíqV g = m g. (equação 2) Igualando os primeiros membros das equações 1 e 2 vem:

K Y + dlíqV g = K X ⇒ dlíqV g = K X – K Y ⇒

dlíq = −K(X Y)

gV.

Resposta da questão 12: [B] Dados: Sendo V o volume do nadador, temos: Vemerso = 0,05 V; Vimerso = 0,95 V; dág = 103 kg/m3.

Como o nadador está em equilíbrio, o peso e o empuxo estão equilibrados. P = E ⇒ m g = dag Vimerso g ⇒ dnad V = dág (0,95 V) ⇒ dnad = 0,95 × 103 kg/m3. Resposta da questão 13: [A] Dado: V = 26 cm3 = 26 × 10–6 m3; d = 103 kg/m3; g = 9,8 m/s2. Da expressão do empuxo: E = dliq Vimerso g ⇒ E = (103) (26 x 10–6) (9,8) ⇒ E = 0,2548 N. Resposta da questão 14: [B] O empuxo é uma força vertical, para cima que o líquido exerce sobre um corpo nele imerso e é avaliado pelo princípio de Arquimedes: o empuxo tem a mesma intensidade do peso de líquido deslocado. Resposta da questão 15: [B] O volume emerso é 1/8 do volume do corpo. Logo, o volume imerso é 7/8 do volume do corpo. Como o corpo está em equilíbrio, o peso e o empuxo têm a mesma intensidade.

P = E ⇒ dcorpoVcorpo g = dágua Vimerso g ⇒ corpo imerso

água corpo

d V

d V=

⇒ corpocorpo

corpo

7 Vd 81 V

=

⇒ dcorpo = 78

= 0,875 g/cm3.