Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre Teorema de Arquimedes – Empuxo
Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre
Teorema de Arquimedes – Empuxo
01-(PUC-PR) O empuxo é um fenômeno bastante familiar. Um exemplo é a facilidade relativa com que você pode se levantar de dentro de uma piscina em comparação com tentar se levantar de fora da água, ou seja, no ar.
De acordo com o princípio de Arquimedes, que define empuxo, marque a proposição correta:
a) Quando um corpo flutua na água, o empuxo recebido pelo corpo é menor que o peso do corpo.
b) O princípio de Arquimedes somente é válido para corpos mergulhados em líquidos e não pode ser aplicado para gases.
c) Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido sofre uma força vertical para cima e igual em módulo ao peso do fluido deslocado.
d) Se um corpo afunda na água com velocidade constante, o empuxo sobre ele é nulo.
e) Dois objetos de mesmo volume, quando imersos em líquidos de densidades diferentes, sofrem empuxos iguais.
02-(UNIRIO-RJ) Arquimedes (287 – 212 a.C.), filósofo grego, nasceu em Siracusa. Foi, talvez, o primeiro cientista experimental de que se tem notícia. Construiu armas defensivas importantes para sua cidade natal que, periodicamente era invadida pelos romanos. É sobre Arquimedes uma das mais curiosas histórias sobre resolução de um problema: ele se encontrava no banho, pensando no problema, ao perceber que teria encontrado a solução, saiu nu pelas ruas, gritando: “Eureka! Eureka!” (Achei! Achei!).
Deve-se a Arquimedes o conhecimento de que todo corpo imerso num fluido sofre a ação de uma força, feita pelo fluido – denominada empuxo – de direção vertical e sentido para cima, cujo módulo é igual ao peso do fluido deslocado.
Uma esfera encontra-se submersa em água. Infinitos são os pontos de contato da água com a esfera.
A representação da força que a água exerce sobre a esfera, em apenas oito pontos de contato, está corretamente desenhada na alternativa:
03-(UFSC-SC) A figura representa um navio flutuando em equilíbrio, submetido à ação apenas do seu próprio peso e do empuxo exercido pela água.
Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):
(01) Mesmo sendo construído com chapas de aço, a densidade média do navio é menor do que a densidade da água.
(02) O empuxo exercido sobre o navio é igual ao seu peso.
(04) Um volume de água igual ao volume submerso do navio tem o mesmo peso do navio.
(08) O empuxo exercido sobre o navio é maior do que o seu peso. Caso contrário, um pequeno acréscimo de carga provocaria o seu afundamento.
(16) Se um dano no navio permitir que água penetre no seu interior, enchendo-o, ele afundará totalmente, porque, cheio de água, sua densidade média será maior do que a densidade da água.
(32) Sendo o empuxo exercido sobre o navio igual ao seu peso, a densidade média do navio é igual à densidade da água.
04-(UFMG-MG) De uma plataforma com um guindaste, faz-se descer, lentamente e com velocidade constante, um bloco cilíndrico de concreto para dentro da água. Na Figura I, está representado o bloco, ainda fora da água, em um instante t1 e, na Figura II, o mesmo bloco, em um instante t2 posterior, quando já está dentro da água.
Assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa a tensão no cabo do guindaste em função do tempo.
05-(FUVEST-SP) Um recipiente cilíndrico vazio flutua em um tanque de água com parte de seu volume submerso, como na figura (fig. 1). O recipiente possui marcas graduadas igualmente espaçadas, paredes laterais de volume desprezível e um fundo grosso e pesado.
Quando o recipiente começa a ser preenchido, lentamente, com água, a altura máxima que a água pode atingir em seu interior, sem que ele afunde totalmente, é melhor representada por
06-(UFRJ-RJ) Um recipiente contendo água se encontra em equilíbrio sobre uma balança, como indica a figura 1. Uma pessoa põe uma de suas mãos dentro do recipiente, afundando-a inteiramente até o início do punho, como ilustra a figura 2. Com a mão mantida em repouso, e após restabelecido o equilíbrio hidrostático, verifica-se que a medida da balança sofreu um acréscimo de 4,5 N em relação à medida anterior.
Sabendo que a densidade da água é 1g/cm3, calcule o volume da mão em cm3.(g=10m/s2)
07-(UFSM-RS) A posição dos peixes ósseos e seu equilíbrio na água são mantidos,
fundamentalmente, pela bexiga natatória que eles possuem. Regulando a quantidade de gás nesse órgão, o peixe se situa mais ou menos elevado no meio aquático.
“Para _______________ a profundidade, os peixes ______________ a bexiga natatória e, com isso, _______________ a sua densidade.”
Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
a) aumentar – desinflam – aumentam
b) aumentar – inflam – diminuem
c) diminuir – inflam – aumentam
d) diminuir – desinflam – diminuem
e) aumentar – desinflam – diminuem
08-(PUC-SP) Ao chocar-se com uma pedra, uma grande quantidade de água entrou no barco pelo buraco feito no casco, tornando o seu peso muito grande.
A partir do descrito, podemos afirmar que:
a) a densidade média do barco diminuiu, tornando inevitável seu naufrágio.
b) a força de empuxo sobre o barco não variou com a entrada de água.
c) o navio afundaria em qualquer situação de navegação, visto ser feito de ferro que é mais denso do que a água.
d) antes da entrada de água pelo casco, o barco flutuava porque seu peso era menor do que a força de empuxo exercido sobre ele pela água do rio.
e) o navio, antes do naufrágio tinha sua densidade média menor do que a da água do rio.
09-(UFPEL-RS)
A expressão “Isso é apenas a ponta de um iceberg” – muito usada conotativamente, hoje em dia, para mostrar que se vê apenas uma parte muito pequena de um problema, ficando o resto “escondido” – faz referência a uma situação física.
Assinale a alternativa cujos dados se relacionam corretamente com essa situação.
a) o Poder das Pontas e a Rigidez Dielétrica.
b) Arquimedes e o Teorema do Empuxo.
c) Pascal e o Princípio da Prensa Hidráulica.
d) Newton e o Princípio da Ação e Reação.
e) A Lei de Stevin e a Diferença de Pressão.
10-(PUC-RS) Um densímetro é um dispositivo que permite medir a massa específica ou densidade de fluidos. Um densímetro muito simples, para avaliar massas específicas, pode ser feito com um canudinho (D) de massa desprezível e um contrapeso (C) colado na base do mesmo. As figuras a seguir representam o efeito no densímetro (D), em equilíbrio, mergulhado em dois fluidos diferentes, Fluido 1 e Fluido 2
A partir da figura, é correto afirmar que
a) o peso do densímetro no Fluido 1 é maior do que no Fluido 2.
b) no Fluido 2, o densímetro recebe um empuxo maior do que no Fluido 1.
c) o densímetro afunda mais no Fluido 2 porque a massa específica deste fluido é maior.
d) o empuxo sobre o densímetro é o mesmo no Fluido 1 e no Fluido 2.
e) o Fluido 1 é mais denso do que o Fluido 2.
11-(UNESP-SP) Dois líquidos não miscíveis, A e B, com massas específicas ρA e ρB , respectivamente, são colocados em um recipiente junto com uma esfera cuja massa específica é ρ. Se ρA < ρ < ρB, indique qual das figuras apresenta a disposição correta dos líquidos e da esfera no recipiente.
12-(UFSM-RS) Na Figura (I), um recipiente com água está sobre uma balança que marca um certo valor P para o peso do conjunto (água + recipiente). Coloca-se uma esfera de chumbo imersa na água do recipiente suspensa por um fio ideal, como mostra a Figura (II). Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) Na situação da Figura (II), a balança marca um peso P mais o peso da esfera de chumbo.
(02) Na situação da Figura (II), a balança marca um peso igual a P.
(04) Na situação da Figura (II), a balança marca um peso P mais o peso da água deslocada pela esfera de chumbo.
(08) Na situação da Figura (II), a balança marca um peso igual a P mais o peso da esfera de chumbo menos a tensão do fio.
(16) Na situação da figura (II), a balança marca um peso igual a P menos a tensão do fio.
13-(UNIFESP-SP) A figura representa um cilindro flutuando na superfície da água, preso ao fundo do recipiente por um fio tenso e inextensível.
Acrescenta-se aos poucos mais água ao recipiente, de forma que o seu nível suba gradativamente. Sendo E o empuxo exercido pela água sobre o cilindro, T a tração exercida pelo fio sobre o cilindro, P o peso do cilindro e admitindo-se que o fio não se rompe, pode-se afirmar que, até que o cilindro fique completamente imerso,
a) o módulo de todas as forças que atuam sobre ele aumenta.
b) só o módulo do empuxo aumenta, o módulo das demais forças permanece constante.
c) os módulos do empuxo e da tração aumentam, mas a diferença entre eles permanece constante.
d) os módulos do empuxo e da tração aumentam, mas a soma deles permanece constante.
e) só o módulo do peso permanece constante; os módulos do empuxo e da tração diminuem.
14-(UFSC) Leia com atenção o texto abaixo. Chamados popularmente de “zeppelins” em homenagem ao famoso inventor e aeronauta alemão Conde Ferdinand von Zeppelin, os dirigíveis de estrutura rígida constituíram-se no principal meio de transporte aéreo das primeiras décadas do século XX. O maior e mais famoso deles foi o “Hindenburg LZ 129”, dirigível cuja estrutura tinha 245 metros de comprimento e 41,2 metros de diâmetro na parte mais larga.
Alcançava a velocidade de 135 km/h e sua massa total – incluindo o combustível e quatro motores de 1100 HP de potência cada um – era de 214 toneladas. Transportava 45 tripulantes e 50 passageiros, estes últimos alojados em camarotes com água corrente e energia elétrica.
O “Hindenburg” ascendia e mantinha-se no ar graças aos 17 balões menores instalados no seu bojo, isto é, dentro da estrutura, que continham um volume total de 20 000 m3 de gás Hidrogênio e deslocavam igual volume de ar (dHidrogênio= 0,09 kg/m3 e dar = 1,30 kg/m3).
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):
01. Era graças à grande potência dos seus motores que o dirigível “Hindenburg” mantinha-se no ar.
02. O Princípio de Arquimedes somente é válido para corpos mergulhados em líquidos e não serve para explicar por que um balão sobe.
04. O empuxo que qualquer corpo recebe do ar é causado pela variação da pressão atmosférica com a altitude.
08. É possível calcular o empuxo que o dirigível recebia do ar, pois é igual ao peso do volume de gás Hidrogênio contido no seu interior.
16. Se considerarmos a massa específica do ar igual a 1,30 kg/m3, o empuxo que o dirigível recebia do ar era igual a 2,60 x 105 N.
32. A força ascensional do dirigível dependia única e exclusivamente dos seus motores.
64. Deixando escapar parte do gás contido nos balões, era possível reduzir o empuxo e, assim, o dirigível poderia descer.
15-(UEM-PR) Um balão cheio de certo gás tem volume igual a 5,0 m3.
A massa total do balão (incluindo o gás) é de 4,0 kg. Considerando a densidade do ar igual a 1,3 kg/m3 e g igual a 10,0 m/s2, assinale o que for correto.
01) O peso do balão é 40,0 N.
02) Se o balão for abandonado, ele cairá, porque sua densidade é maior que a do ar.
04) O empuxo que o balão recebe do ar é de 65,0 N.
08) Para uma pessoa manter o balão em equilíbrio, ela deverá exercer sobre ele uma força igual e contrária ao empuxo que ele sofre do ar.
16) Se esse balão fosse abandonado na Lua, ele não receberia empuxo, pois lá não existe atmosfera.
16-(UFMG-MG) Ana lança três caixas – I, II e III -, de mesma massa, dentro de um poço com água. Elas ficam em equilíbrio nas posições indicadas nesta figura:
Sejam E(I), E(II) e E(III) os módulos dos empuxos sobre, respectivamente, as caixas I, II e III.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que
a) E(I) > E(II) > E(III).
b) E(I) < E(II) = E(III).
c) E(I) = E(II) = E(III).
d) E(I) > E(II) = E(III).
17-(UFPEL-RS) Um submarino consegue submergir enchendo de água tanques especialmente destinados a esse fim. Os mesmos compartimentos são esvaziados, através de bombas muito
potentes, quando o submarino deve voltar à superfície. Considerando constante a densidade da água do mar, responda às seguintes perguntas e justifique suas respostas.
a) Pode o submarino flutuar sendo constituído de material mais denso que a água?
b) O empuxo exercido sobre o submarino quando totalmente mergulhado depende da profundidade em que se encontra?
c) Estando o submarino totalmente mergulhado, em qual dos pontos – A, B ou C – a pressão exercida pela água é maior?
18-(UFPE-PE) Um bloco homogêneo e impermeável, de densidade d = 0,25 g/cm3, está em repouso, imerso em um tanque completamente cheio de água e vedado, como mostrado na figura a seguir.
Calcule a razão entre os módulos da força que o bloco exerce na tampa superior do tanque e do peso do bloco.
19-(PUC-PR) A tragédia ocorrida com o submarino nuclear russo Kursk, que afundou no mar de Barents, com toda a tripulação, comoveu o mundo.
A flutuação de um submarino é regida, basicamente, pelo princípio de Arquimedes, da hidrostática. Um submarino pode navegar em uma profundidade constante, emergir ou submergir, conforme a quantidade de água que armazena em seu interior. Assinale a alternativa incorreta.
a) Quando o submarino se mantém parado à profundidade constante, o empuxo sobre ele tem o mesmo módulodo peso do submarino.
b) O empuxo sobre o submarino é igual ao peso da água que ele desloca.
c) Estando as câmaras de flutuação cheias de água e expulsando a água delas, o submarino tende a emergir.
d) Admitindo água do mar nas câmaras de flutuação o submarino tende a submergir.
e) Expulsando a água do mar das câmaras de flutuação, o empuxo torna-se menor que o módulo de seu peso.
20-(UNESP-SP) Considere o Princípio de Arquimedes aplicado às situações descritas e responda.
a) Um submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar.
O módulo do empuxo, exercido pela água no submarino, é igual, maior ou menor que o peso do submarino?
b) Quando o submarino passa a flutuar, em repouso, na superfície do mar, o novo valor do empuxo, exercido pela água do submarino, será menor que o valor da situação anterior (completamente submerso). Explique por quê.
21-(FUVEST) Numa experiência de laboratório, os alunos observaram que uma bola de massa especial afundava na água. Arquimedes, um aluno criativo, pôs sal na água e viu que a bola flutuou. Já Ulisses conseguiu o mesmo efeito modelando a massa sob a forma de barquinho.
Explique, com argumentos de Física, os efeitos observados por Arquimedes e por Ulisses.
22-(UNIFESP-SP) Um estudante adota um procedimento caseiro para obter a massa específica de um líquido desconhecido. Para isso, utiliza um tubo cilíndrico transparente e oco, de secção circular, que flutua tanto na água quanto no líquido desconhecido. Uma pequena régua e um pequeno peso são colocados no interior desse tubo e ele é fechado. Qualquer que seja o líquido, a função da régua é registrar a porção submersa do tubo, e a do peso, fazer com que o tubo fique parcialmente submerso, em posição estática e vertical, como ilustrado na figura.
Quando no recipiente com água, a porção submersa da régua é de 10,0 cm e, quando no recipiente com o líquido desconhecido, a porção submersa é de 8,0 cm. Sabendo-se que a massa específica da água é 1,0 g/cm3, o estudante deve afirmar que a massa específica procurada é
a) 0,08 g/cm3.
b) 0,12 g/cm3.
c) 0,8 g/cm3.
d) 1,0 g/cm3.
e) 1,25 g/cm3.
23-(UERJ-RJ) Um cubo maciço, de lado a igual a 0,1 m, está em equilíbrio, preso a um dinamômetro e parcialmente imerso em água, conforme a figura adiante.
(Adaptado de KING, A. R. & REGEV, O. Physics with answers. New York: Cambridge University Press, 1997.)
Nessa situação de equilíbrio, a base do cubo encontra-se a uma distância h igual a 0,02 m da superfície da água.
Sabendo que a força registrada pelo dinamômetro é de 18 N, a massa do cubo, em quilogramas, é igual a: (densidade da água dágua=1,0.103kg/m3 e g=10m/s2)
24-(UNESP-SP) Um bloco de madeira de volume V = 60 cm3, totalmente submerso, está atado ao fundo de um recipiente cheio de água por meio de um fio de massa desprezível. O fio é cortado e o bloco emerge na superfície com 1/4 de seu volume fora da água. Sendo g = 10 m/s2 a aceleração da gravidade e d = 1 g/cm3 a massa específica da água, calcule
a) a massa específica do bloco.
b) a tração no fio, antes de ser cortado.
25-(UFRJ-RJ) Dois recipientes idênticos estão cheios de água até a mesma altura. Uma esfera metálica é colocada em um deles, vai para o fundo e ali permanece em repouso.
No outro recipiente, é posto um barquinho que termina por flutuar em repouso com uma parte submersa. Ao final desses procedimentos, volta-se ao equilíbrio hidrostático e observa-se que os níveis da água nos dois recipientes subiram até uma mesma altura.
Indique se, na situação final de equilíbrio, o módulo Ee do empuxo sobre a esfera é maior, menor ou igual ao módulo Eb do empuxo sobre o barquinho. Justifique sua resposta.
26-(UNESP-SP) A figura representa um recipiente cilindrico vazio flutuando na água, em repouso. A área da base desse cilindro é 80cm2.
a) Qual a massa desse recipiente?
b) Suponha que uma estudante coloque, um a um, chumbinhos de pesca iguais, de 12g cada um, dentro desse recipiente, mantendo sua base sempre horizontal. Qual o número máximo de chumbinhos que podem ser colocados nesse recipiente sem que ele afunde?
c) Ultimamente, têm sido detectados fortes indícios de que já houve água no estado líquido em Marte. Se essa experiência fosse feita em Marte, seus resultados mudariam? Justifique. Suponha que a densidade e o estado físico da água permaneçam inalterados. (Dados:dágua=1.000kg/m3; gTerra=10m/s2 e gMarte=3,7m/s2)
27-(UFG-GO) Um cilindro de madeira de comprimento 16,0 cm e área da secção transversal de 1,0 cm2 encontra-se preso a uma mola não deformada de constante elástica 0,352 N/m fixa no fundo de um recipiente que contém álcool, conforme figura a seguir.
Dados:
Densidade da madeira = 0,5 g/cm3 — Densidade do álcool = 0,8 g/cm3 — Aceleração gravitacional = 10 m/s2
Considerando o exposto, calcule o comprimento do cilindro imerso estando ele em equilíbrio.
28-(ITA-SP) A figura mostra uma bolinha de massa m = 10 g presa por um fio que a mantém totalmente submersa no líquido (2), cuja densidade é cinco vezes a densidade do líquido (1), imiscível, que se encontra acima.
A bolinha tem a mesma densidade do líquido (1) e sua extremidade superior se encontra a uma profundidade h em relação à superfície livre. Rompido o fio, a extremidade superior da bolinha corta a superfície livre do líquido (1) com velocidade de 8,0 m/s. Considere aceleração da gravidade g = 10 m/s2, h1 = 20 cm, e despreze qualquer resistência ao movimento de ascensão da bolinha, bem como o efeito da aceleração sofrida pela mesma ao atravessar a interface dos líquidos. Determine a profundidade h.
29-(UNESP-SP) Os tripulantes de um navio deparam-se com um grande “iceberg” desprendido das geleiras polares como conseqüência do aquecimento global.
Para avaliar o grau de periculosidade do bloco de gelo para a navegação, eles precisam saber qual é a porção submersa do bloco. Experientes em sua atividade, conseguem estimar a fração submersa do volume utilizando as massas específicas do gelo, igual a 0,92 g/cm3, e da água salgada, igual a 1,03 g/cm3. Qual foi o valor da fração submersa calculada pelos navegantes?
30-(UFRJ-RJ) Realizando um experimento caseiro sobre hidrostática para seus alunos, um professor pôs, sobre uma balança, um recipiente graduado contendo água e um pequeno barco de brinquedo, que nela flutuava em repouso, sem nenhuma quantidade de água em seu interior. Nessa situação, a turma constatou que a balança indicava uma massa M1 e que a altura da água no recipiente era h1. Em dado instante, um aluno mexeu inadvertidamente no barco. O barco encheu de água, foi para o fundo do recipiente e lá permaneceu em repouso. Nessa nova situação, a balança indicou uma massa M2 e a medição da altura da água foi h2.
a) Indique se M1 é maior, menor ou igual a M2. Justifique sua resposta.
b) Indique se h1 é maior, menor ou igual a h2. Justifique sua resposta.
31-(FUVEST-SP) Um recipiente, contendo determinado volume de um líquido, é pesado em uma balança (situação 1). Para testes de qualidade, duas esferas de mesmo diâmetro e densidades diferentes, sustentadas por fios, são sucessivamente colocadas no líquido da situação 1.
Uma delas é mais densa que o líquido (situação 2) e a outra menos densa que o líquido (situação 3). Os valores indicados pela balança, nessas três pesagens, são tais que
32-(UERJ-RJ) Uma balsa, cuja forma é um paralelepípedo retângulo, flutua em um lago de água doce. A base de seu casco, cujas dimensões são iguais a 20 m de comprimento e 5 m de largura, está paralela à superfície livre da água e submersa a uma distância do dessa superfície. Admita que a balsa é carregada com 10 automóveis, cada um pesando
1.200 kg, de modo que a base do casco permaneça paralela à superfície livre da água, mas submersa a uma distância d dessa superfície.
Se a densidade da água é 1,0 × 103 kg/m3, a variação (d – do), em centímetros, é de: (g=10m/s2)
33-(UNIFESP-SP) Em uma atividade experimental, um estudante pendura um pequeno bloco metálico em um dinamômetro. Em seguida, ele imerge inteiramente o bloco pendurado em um determinado líquido contido em uma proveta;
o bloco não encosta nem no fundo nem nas paredes da proveta. Por causa dessa imersão, o nível do líquido na proveta sobe 10 cm3 e a marcação do dinamômetro se reduz em 0,075 N.
a) Represente o bloco imerso no líquido e as forças exercidas sobre ele, nomeando-as.
b) Determine a densidade do líquido. Adote g = 10 m/s2.
34-(UNIFESP-SP) Uma garota de 24 kg vê um vendedor de bexigas infladas com gás hélio e pede à mãe 10 delas.
A mãe compra apenas uma, alegando que, se lhe desse todas, a menina seria erguida do solo por elas. Inconformada com a justificativa, a menina queixa-se à sua irmã, que no momento estudava empuxo, perguntando-lhe qual seria o número máximo daquelas bexigas que ela poderia segurar no solo. Considerando o volume médio de cada bexiga, 2 litros, estime o número mínimo de bexigas necessário para levantar a garota. Em seus cálculos, considere a massa específica do ar igual a 1,2 kg/m3, 1 litro = 10-3 m3, g=10m/s2 e despreze as massas do gás e das bexigas.
35-(UNESP-SP) Um bloco de madeira, de volume V, é fixado a outro bloco, construído com madeira idêntica, de volume 5V, como mostra a Figura I.
Em seguida, o conjunto é posto para flutuar na água, de modo que o bloco menor fique em cima do maior. Verifica-se, então, que 3/5 do volume do bloco maior ficam imersos, e que o nível da água sobe até a altura h, como mostra a Figura II.
Se o conjunto for virado, de modo a flutuar com o bloco menor embaixo do maior,
(a) a altura h diminuirá e 1/5 do volume do bloco maior permanecerá imerso.
(b) a altura h permanecerá a mesma e 2/5 do volume do bloco maior permanecerão imersos.
(c) a altura h aumentará e 3/5 do volume do bloco maior permanecerão imersos.
(d) a altura h permanecerá a mesma e 4/5 do volume do bloco maior permanecerão imersos.
(e) a altura h aumentará e 5/5 do volume do bloco maior permanecerão imersos.
36-(FUVEST) Um recipiente contém dois líquidos I e II de massas específicas (densidades) ρ1e ρ2 respectivamente
Um cilindro maciço de altura h se encontra em equilíbrio na região da interface entre os líquidos, como mostra a figura.
Podemos afirmar que a massa específica (ρ) do material do cilindro vale:
Colocando as forças 
37-(UNESP-SP) Na extremidade inferior de uma vela fixa-se um cilindro de chumbo. A vela é acesa e imersa na água, conforme o esquema,ficando inicialmente em equilíbrio.
Suponhamos que não escorra cera fundida enquanto a vela queima. Nessas condições, enquanto a vela queima:
a) x permaneceu constante e y diminuiu.
b) x aumenta e y diminui
c) o valor da relação x/y permanece constante
d) x chega a zero antes de y
e) depois de certo tempo, a vela tende a tombar para o lado.
38-(FGV-SP) A fim de se manter o reservatório das caixas d’água sempre com volume máximo, um mecanismo hidráulico conhecido como boia emprega o princípio de Arquimedes. Uma boia pode ser resumida nas seguintes partes: flutuador (A), alavanca em “L” (barra torcida no formato da letra L e que liga os pontos A, B e C), articulação (B) e válvula (C). Seu funcionamento conta com o empuxo a que o flutuador fica submetido conforme o nível de água sobe. Se o volume de água está baixo, o braço BC da alavanca deixa de ficar vertical, não exercendo força sobre a válvula C, permitindo que a água jorre do cano (D). A válvula C somente permanecerá fechada se, devido à força de empuxo sobre o flutuador, o braço BC assumir a posição vertical.
Considere que, em condições normais de funcionamento, uma boia mantenha a entrada de água fechada ao ter metade de seu volume submerso na água do reservatório. Uma vez que os braços AB e BC da alavanca em “L” guardam entre si a proporção de 5:1, a intensidade da força com que a alavanca empurra a válvula contra o cano, em N, é
Dados: Volume submerso da boia = 1 × 10-3m3; Densidade da água = 1 × 103 kg/m3; Aceleração da gravidade =
10 m/s2; Massa do conjunto boia e flutuador desprezível;
Desconsiderar a influência da pressão atmosférica sobre a válvula.
39- (UFSC-SC) Um brinquedo de peso P e densidade ρ está amarrado a um fio. O fio enrosca e fica preso na grade de proteção de um refletor no fundo de uma piscina cheia de água, como mostra a figura. O fio é bastante fino e só pode suportar uma tensão de módulo, no máximo, igual a três vezes o módulo do peso do brinquedo. Sabe-se que a relação entre a densidade do brinquedo e a densidade da água é ρ/ρágua = 1/3.
Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) O fio arrebenta e o brinquedo sobe.
(02) O brinquedo permanece em equilíbrio na posição mostrada na figura.
(04) O módulo da força de empuxo é duas vezes maior que o módulo do peso do brinquedo.
(08) O módulo da tensão no fio é igual ao dobro do módulo do peso do brinquedo.
(16) A massa do brinquedo submerso é igual à massa de água deslocada.
(32) A força de empuxo independe da massa de água deslocada.
40-(UNIFESP-SP) Uma pessoa com massa de 80 kg, suspensa por um cabo de massa e volume desprezíveis, atado a um dinamômetro, é colocada em um tanque com água de tal forma que fique ereta, na posição vertical e completamente imersa.
Considerando que a massa específica da água é de 103 kg/m3, que a pressão atmosférica local é de 1,0 × 105 N/m3 e a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 e que a água e a pessoa estão em repouso em relação ao tanque, calcule:
a) A pressão externa nos pés dessa pessoa, que se encontram 2,0 m abaixo do nível da água.
b) O volume da pessoa, se o peso aparente registrado pelo dinamômetro é de 40 N.
41-(ENEM-MEC) O controle de qualidade é uma exigência da sociedade moderna na qual os bens de consumo são produzidos em escala industrial. Nesse controle de qualidade são determinados parâmetros que permitem checar a qualidade de cada produto. O álcool combustível éum produto de amplo consumo muito adulterado, pois recebe adição de outros materiais para aumentar a margem de lucro de quem o comercializa. De acordo com a agência nacional de petróleo (ANP), o álcool combustível deve ter densidade entre 0,805g/cm3 e 0,811g/cm3. Em algumas bombas de combustível a densidade do álcool pode ser verificada por meio de um densímetro similar ao indicado na figura abaixo, que consiste em duas bolas com valores de densidades diferentes e verifica quando o álcool está fora da faixa permitida. Na imagem, são apresentadas situações descritas para três amostras de álcool combustível.
A respeito das amostras ou do densímetro, pode-se afirmar que:
a) a densidade da bola escura deve ser igual a 0,811g/cm3.
b) a amostra 1 possui densidade menor que a permitida.
c) a bola clara tem densidade igual à densidade da bola escura.
d) a amostra que está dentro do padrão estabelecido é a de número 2.
e) o sistema poderia ser feito com uma única bola de densidade entre 0,805g/cm3 e 0,811g/cm3.
42-(CFT-MG) Uma criança boiando na água de uma piscina, ao inspirar o ar e mantê-lo, por alguns segundos, preso nos
pulmões, percebe sua elevação em relação ao nível da água. Esse fato pode ser descrito pela(o)
a) aumento do peso da água deslocada.
b) aumento do empuxo da água da piscina.
c) diminuição da densidade média da criança.
d) diminuição da densidade da água da piscina.
43-(UERJ-RJ) Uma pessoa totalmente imersa em uma piscina sustenta, com uma das mãos, uma esfera maciça de diâmetro igual a 10 cm, também totalmente imersa. Observe a ilustração:
A massa específica do material da esfera é igual a 5,0 g/cm3 e a da água da piscina é igual a 1,0 g/cm3.
A razão entre a força que a pessoa aplica na esfera para sustentá-la e o peso da esfera é igual a:
44-(UFMS-MS) Dois recipientes iguais contêm a mesma quantidade de água e estão sobre duas balanças iguais. Dois objetos, A e B, impermeáveis e de mesmo volume, são mantidos imersos e em repouso na água através de duas hastes rígidas de volumes e massas desprezíveis com relação aos objetos. Um objeto é feito de cortiça com uma densidade menor que a da água, e o outro é maciço e feito de chumbo, veja a figura.
Com fundamentos na mecânica dos fluídos, assinale a(s) proposição(ões) correta(s).
01) A balança da esquerda indica uma massa maior que a balança da direita.
02) O módulo da força que a haste aplica na cortiça é menor que o módulo da força que a haste aplica no chumbo.
04) A força que a água exerce na cortiça é maior que a força que a água exerce no chumbo.
08) As diferenças de massas que as balanças indicam entre antes e depois de colocar os objetos imersos são diferentes.
16) A diferença de massa que a balança da esquerda indica entre antes e depois de colocar a cortiça imersa é igual à massa da água que foi deslocada.
45-(UFMS-MS) Dois fluidos, A e B, não miscíveis foram despejados no interior de um tubo em forma de U, e após o equilíbrio encontram-se como mostra a figura. Três pares de pontos (1 e 2); (3 e 4) e (5 e 6) estão imersos nos fluidos e em níveis diferentes, e cada par está no mesmo nível. Com fundamentos na mecânica dos fluidos, assinale a(s) proposição(ões) correta(s).
01) A densidade do fluido B é maior que a densidade do fluido A.
02) A pressão no ponto 2 é maior que a pressão no ponto 1.
04) A pressão no ponto 5 é maior que no ponto 6.
08) Um corpo totalmente imerso no fluido B ficará submetido a um empuxo menor do que quando esse mesmo corpo estiver totalmente imerso no fluido A.
16) A pressão no ponto 3 é igual à pressão no ponto 4.
46-(UFG-GO) Uma placa polar após se desprender do continente gelado fica com altura média de 100 m acima do nível da água e permanece à deriva em mar aberto como um iceberg. Ao avistar esse
bloco de gelo, a tripulação de um navio avalia,usando um GPS, que ele tem cerca de 30,0 km2 de área.
Calcule o volume submerso do iceberg, considerando que a razão da sua densidade pela densidade da água é ρiceberg/ρágua=0,90.
47-(FGV-SP) Quando você coloca um ovo de galinha dentro de um recipiente contendo água doce, observa que o ovo vai para o fundo, lá permanecendo submerso. Quando, entretanto, você coloca o mesmo ovo dentro do mesmo recipiente agora contendo água saturada de sal de cozinha, o ovo flutua parcialmente. Se, a partir dessa última situação, você colocar suavemente,
sem agitação, água doce sobre a água salgada, evitando que as águas se misturem, o ovo, que antes flutuava parcialmente, ficará completamente submerso, porém, sem tocar o fundo.
Com respeito a essa última situação, analise:
I. A densidade da água salgada é maior que a do ovo que, por sua vez, tem densidade menor que a da água doce.
II. O empuxo exercido sobre o ovo é uma força que se iguala, em módulo, ao peso do volume de água doce e salgada que o ovo desloca.
III. A pressão atmosférica afeta diretamente o experimento, de tal forma que, quando a pressão atmosférica aumenta, mesmo que a água se comporte como um fluido ideal, o ovo tende a ficar mais próximo do fundo do recipiente.
É correto o contido em
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) I e III, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.
48-(UFC-CE) Um recipiente cheio com água encontra-se em repouso sobre a horizontal. Uma bola
de frescobol flutua, em equilíbrio, na superfície da água no recipiente. A bola flutua com volume imerso Vo . A distância entre a superfície da água e o fundo do recipiente é muito maior que o raio da bola. Suponha agora que o recipiente move-se verticalmente com aceleração constante de módulo a.
Neste caso, considere a situação em que a bola encontra-se em equilíbrio em relação ao recipiente. Considere também a aceleração da gravidade local de módulo g. É correto afirmar que, em relação ao nível da água, o volume imerso da bola será:
49-(UFF-RJ) Três recipientes idênticos contêm água pura no mesmo nível e estão sobre balanças, conforme mostra a figura. O recipiente I contém apenas água, no recipiente II flutuam cubos de gelo e no recipiente III flutuam bolas de plástico que têm densidade menor que a do gelo.
Escolha a opção que descreve a relação entre os pesos dos três recipientes com seus respectivos conteúdos (PI, PII e PIII).
a) PI = PII < PIII
b) PI = PII > PIII
c) PI > PII > PIII
d) PI < PII < PIII
e) PI = PII = PIII
50-(UNIFESP-SP) Pelo Princípio de Arquimedes explica-se a expressão popular “isto é apenas a ponta do iceberg”, frequentemente usada quando surgem os primeiros sinais de um grande problema. Com este objetivo realizou-se um experimento, ao nível do mar, no qual uma solução de água do mar e gelo (água doce) é contida em um béquer de vidro, sobre uma bacia com gelo, de modo que as temperaturas do béquer e da solução mantenham-se constantes a 0ºC.
No experimento, o iceberg foi representado por um cone de gelo, conforme esquematizado na figura. Considere a densidade do gelo 0,920 g/cm3 e a densidade da água do mar, a 0ºC, igual a 1,025 g/cm3.
a) Que fração do volume do cone de gelo fica submersa na água do mar? O valor dessa fração seria alterado se o cone fosse invertido?
b) Se o mesmo experimento fosse realizado no alto de uma montanha, a fração do volume submerso seria afetada pela variação da aceleração da gravidade e pela variação da pressão atmosférica? Justifique sua resposta.
51- (UFSCAR-SP) Durante um inverno rigoroso no hemisfério norte, um pequeno lago teve sua
superfície congelada,conforme ilustra a figura.
a) Considerando o gráfico do volume da água em função de sua temperatura, explique porque somente a superfície se congelou, continuando o resto da água do lago em estado líquido.
b) Um biólogo deseja monitorar o pH e a temperatura desse lago e, para tanto, utiliza um sensor automático, específico para ambientes aquáticos, com dimensões de 10 cm × 10 cm × 10 cm. O sensor fica em equilíbrio, preso a um fio inextensível de massa desprezível, conforme ilustra a figura. Quando a água está à temperatura de 20 oC, o fio apresenta uma tensão de 0,20 N.
Calcule qual a nova tensão no fio quando a temperatura na região do sensor chega a 4 oC.
Dados: • Considere a aceleração da gravidade na Terra como sendo 10 m/s2.
• Considere o sensor com uma densidade homogênea.
• Considere a densidade da água a 20 oC como 998 kg/m3 e a 4 oC como 1 000 kg/m3.
• Desconsidere a expansão/contração volumétrica do sensor.
52-(UNEMAT- MT) Um objeto de volume 26 cm3, encontra-se totalmente imerso em um líquido de
densidade igual a 1000kg/ 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
53-(UFLA-MG) 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.
54-(UNEMAT-MT) 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
55-(UERJ-RJ) 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: (g=10m/s2).
56-(ITA-SP) Um cubo maciço homogêneo com 4,0 cm de aresta flutua na água tranquila de uma pequena lagoa, de modo a manter 70% da área total da sua superfície em contato com a água, conforme mostra a figura.
A seguir, uma pequena rã se acomoda no centro da face superior do cubo e este se afunda mais 0,50 cm na água. Assinale a opção com os valores aproximados da densidade do cubo e da massa da rã, respectivamente.
a) 0,20 g/cm3 e 6,4 g
b) 0,70 g/cm3 e 6,4 g
c) 0,70 g/cm3 e 8,0 g
d) 0,80 g/cm3 e 6,4 g
57-(COLÉGIO NAVAL)
Leia o texto a seguir.
Um mar em busca de água
A diminuição do Mar Morto, localizado entre Israel e a Jordânia, já suscitou vários projetos para salvá-lo. O mais recente deles, desenvolvido por uma firma de engenharia americana, prevê a construção de um canal que o ligaria ao Mar Vermelho. Como o Mar Morto se encontra a 420 metros abaixo do nível do mar, as águas do Mar Vermelho teriam impulso natural para chegar até ele. No caminho, seriam instaladas usinas de dessalinização com dois grandes objetivos: evitar o aumento da salinidade do Mar Morto que, pelas características do solo onde repousa, é dez vezes maior que a dos oceanos e disponibilizar água doce para a
agricultura e uso doméstico nas margens do canal.
(Revista Veja – Edição 2215 – 04/ 05/ 2011)
Com base no texto acima, analise as afirmativas abaixo.
I – Uma embarcação colocada no Mar Vermelho sofrerá o mesmo empuxo quando for colocada no Mar Morto.
II – O ponto de ebulição da água ao nível do Mar Morto é superior a 212°F, pois a pressão atmosférica é maior.
III- O trabalho realizado pela força peso para deslocar uma massa de 1000kg de água do Mar Vermelho para o Mar Morto, considerando a gravidade local constante e igual a 10 m/s2, é de 4.200.000 joules.
IV – A pressão hidrostática sofrida por uma pessoa ao mergulhar no Mar Morto é menor que a pressão sofrida por ela quando for mergulhar no Mar Vermelho na mesma profundidade.
Assinale a opção correta.
(A) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras.
(B) Apenas as afirmativas I e IV são verdadeiras.
(C) Apenas as afirmativas III e IV são verdadeiras.
(D) Apenas as afirmativas II e IV são verdadeiras.
(E) Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
58-(UNICENTRO-PR)
Um cubo de aresta igual a 10,0cm se encontra suspenso em um dinamômetro que registra o peso de 40,0N. Logo em
seguida, metade do cubo é imerso em um líquido e o dinamômetro registra 32,0N.
Nessas condições e considerando-se o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10,0m/s2, é correto afirmar que a densidade do líquido, em g/cm3, é igual a
59-(ENEM-MEC)
Em um experimento realizado para determinar a densidade da água de um lago, foram utilizados alguns materiais conforme ilustrado: um dinamômetro D com graduação de 0N a 50 N e um cubo maciço e homogêneo de 10 cm de aresta e 3 kg de massa.
Inicialmente, foi conferida a calibração do dinamômetro, constatando-se a leitura de 30 N quando o cubo era preso ao dinamômetro e suspenso no ar. Ao mergulhar o cubo na água do lago, até que metade do seu volume ficasse submersa, foi registrada a leitura de 24 N no dinamômetro.
Considerando que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s2, a densidade da água do lago, em g/cm3, é
60-(UNESP-SP)
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.
61-(UNICAMP-SP)
Os balões desempenham papel importante em pesquisas atmosféricas e sempre encantaram os espectadores. Bartolomeu de Gusmão, nascido em Santos em 1685, é considerado o inventor do aeróstato, balão empregado como aeronave. Em temperatura
ambiente, Tamb= 300 K , a densidade do ar atmosférico vale ρamb=1,26kg/m3.
Quando o ar no interior de um balão é aquecido, sua densidade diminui, sendo que a pressão e o volume permanecem constantes. Com isso, o balão é acelerado para cima à medida que seu peso fica menor que o empuxo.
a) Um balão tripulado possui volume total V=3,0.106 litros. Encontre o empuxo que atua no balão.
b) Qual será a temperatura do ar no interior do balão quando sua densidade for reduzida a 1,05kg/m3?
62-(UENP-PR)
Admita que um tronco de árvore seja cilíndrico, que possua 3 m de comprimento e esteja flutuando em um rio. Sabendo que o
perímetro da base do tronco vale 1,2 m, o volume de madeira que fica submerso está mais próximo de qual dos valores abaixo (em m3)? Considere: (dmadeira = 0,8 g/cm3, dágua=1g/cm3 e π=3).
63-(FGV-SP)
A pessoa da figura seguinte retira da água, com auxílio de uma associação de polias (talha simples),
uma carga de 50 kg que ocupa um volume de 20 L. A densidade da água é de 1,0 · 103 kg ∕m3, a aceleração da gravidade local é de 10 m ∕s2 e a ascensão se dá com velocidade constante. A força exercida pela pessoa tem intensidade, em N, igual a
64-(UFJF-MG)
Um estudante de Física observa que, na festa de aniversário de um amigo, existem vários balões de borracha de tamanhos diferentes. No final da festa, o estudante pede ao aniversariante o maior balão para fazer um teste de hidrostática. Utilizando instrumentos de medidas apropriados, o estudante mede uma massa mbalão= 100 g para o balão vazio e um volume máximo Vb=0,5m3 para o balão cheio de ar. O estudante sabe que, para o balão flutuar no ar, é necessário que o seu peso total seja menor que o peso do ar por ele deslocado. Assim, ele decide encher o balão de borracha com gás hélio que, sabidamente, é mais leve do que o ar. Após encher o balão inteiramente com gás hélio, o estudante amarra o mesmo com um fio inextensível de massa desprezível e o segura suspenso no ar, como mostra a Figura abaixo.
Admitindo a densidade do ar ρar =1,3 kg/m3 e a densidade do gás hélio ρHe= 0,18 kg/m3 :
a) calcule o módulo da força que o ar exerce sobre o balão preenchido com o gás hélio.
b) calcule a massa do gás hélio necessária para encher o balão até seu volume máximo.
c) faça um diagrama de forças que atuam sobre o balão. Identifique cada uma das forças.
d) calcule a força necessária no fio para que o balão seja impedido de subir.
65-(UFPR-PR)
Um reservatório contém um líquido de densidade ρL = 0,8 g/cm3. Flutuando em equilíbrio hidrostático
nesse líquido, há um cilindro com área da base de 400 cm2 e altura de 12 cm. Observa-se que as bases desse cilindro estão paralelas à superfície do líquido e que somente 1/4 da altura desse cilindro encontra-se acima da superfície.
Considerando g = 10 m/s2, assinale a alternativa que apresenta corretamente a densidade do material desse cilindro.
a) 0,24 g/cm3.
b) 0,80 g/cm3.
c) 0,48 g/cm3.
d) 0,60 g/cm3.
e) 0,12 g/cm3.
66-(UFPR-PR)
Boiar no Mar Morto: luxo sem igual
É no ponto mais baixo da Terra que a Jordânia guarda seu maior segredo: o Mar Morto. Boiar nas águas salgadas do lago formado
numa depressão, a 400 metros abaixo do nível do mar, é a experiência mais inusitada e necessária dessa jornada, mas pode estar com os anos contados. A superfície do Mar Morto tem encolhido cerca de 1 metro por ano e pode sumir completamente até 2050.
(Camila Anauate. O Estado de São Paulo. Disponível em <http://www.estadao.com.br/noticias/suplementos,boiar-no-mar-morto-luxo-semigual, 175377,0.htm>. Acessado em 08/08/2011)
A alta concentração salina altera uma propriedade da água pura, tornando fácil boiar no Mar Morto. Assinale a alternativa correspondente a essa alteração.
a) Aumento da tensão superficial.
b) Aumento da densidade.
c) Aumento da pressão de vapor.
d) Aumento da temperatura de ebulição.
e) Aumento da viscosidade.