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Exercícios sobre o empuxo (Princípio de Arquimedes)

Esta lista de exercícios testará seus conhecimentos sobre o empuxo e as condições para o equilíbrio de flutuação em fluidos.

Questão 1

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 relacionam-se corretamente com essa situação:

a) 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.

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Questão 2

O empuxo é um fenômeno bastante familiar. Um exemplo é a facilidade relativa com que você pode levantar-se de dentro de uma piscina em comparação com tentar levantar-se de fora da água, ou seja, no ar.

Sobre 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.

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Questão 3

Um iceberg, cuja densidade é de 0,92 g/cm3, encontra-se em equilíbrio de flutuação em um lugar onde a densidade da água do mar é de 1, 05 g/cm3. Indique a porcentagem aproximada de volume do iceberg que permanece abaixo da superfície do mar.

a) 50%

b) 85%

c) 80%

d) 88 %

e) 87%

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Questão 4

Quando tentamos levantar algum objeto colocado dentro da água, como em uma piscina, ele parece mais “leve”. Essa sensação surge em razão da força de empuxo que o fluido exerce sobre os corpos imersos em seu interior.

Em relação ao empuxo, assinale as alternativas corretas:

I – O empuxo exercido sobre um corpo depende de sua densidade;

II – Se a força de empuxo for menor que o peso do corpo, ele afundará;

III – A força de empuxo tem módulo igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo nele imerso;

IV – A força de empuxo aumenta gradativamente enquanto um corpo está sendo inserido dentro de um fluido.

São corretas:

a) I e II

b) II e III

c) II, III e IV

d) I e III

e) I, II e III

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra B

A expressão faz referência à pequena porção do iceberg que fica exposta acima da superfície da água. Os icebergs são formados por água doce. No estado sólido, a densidade da água é menor do que no estado líquido, dessa forma, apesar de sua grande massa, apenas uma pequena porção dos icebergs fica para fora da água.

A força responsável pela sustentação desses grandes blocos de gelo é o empuxo, descrito pelo princípio de Arquimedes.

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Resposta Questão 2

Letra C

Vamos analisar as alternativas:

a) Falsa – Para que um corpo possa flutuar sobre a água, é necessário que a força de empuxo sobre ele seja maior ou pelo menos igual em módulo ao seu peso, de modo que o seu peso aparente seja nulo; em outras palavras, a força resultante sobre ele deve ser igual a zero.

b) Falsa – O princípio de Arquimedes é válido para fluidos, sejam eles gasosos, sejam líquidos.

c) Verdadeira – O teorema do empuxo diz que o módulo da força de empuxo exercida sobre um corpo depende diretamente do volume de fluido deslocado pelo corpo imerso, portanto, a alternativa está correta.

d) Falsa – Para um corpo afundar com velocidade constante, é necessário que a força resultante sobre ele seja nula. Quando imerso em um fluido, o corpo ocupa um espaço, deslocando uma quantidade de fluido. Nesse caso, o empuxo sobre ele nunca será nulo.

e) Falsa – O empuxo depende diretamente da densidade do fluido no qual o objeto imerso está inserido. É por isso que é mais difícil para um corpo afundar nas águas do Mar Morto, por exemplo, que apresenta muito mais sal que a de outros mares.

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Resposta Questão 3

Letra D

Por meio do teorema do empuxo, podemos chegar a uma expressão em que a força peso anula-se com a força de empuxo:

Tomando os dados fornecidos pelo exercício, podemos escrever:

Dessa forma, 87,6% do volume do iceberg encontra-se imerso, ou seja, abaixo da superfície da água. O valor mais próximo a esse é o de 88%, portanto, a alternativa correta é a letra D.

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Resposta Questão 4

Letra C

Vamos analisar as afirmativas:

I – Falsa: O empuxo é uma força exercida sobre um corpo que ocupa o espaço de um fluido. Seu módulo é calculado pela expressão E = d.g.V, sendo d a densidade do fluido, g é a gravidade local, e V é o volume de líquido que é deslocado, portanto, o empuxo não depende da densidade do corpo, mas sim da densidade do fluido.

II – Verdadeira: Se a força de empuxo for menor que a força peso, a resultante das forças sobre o corpo apontará para baixo, bem como sua aceleração; dessa forma, o corpo submergirá.

III – Verdadeira: Esse é o enunciado do teorema do Empuxo, descrito por Arquimedes.

IV – Verdadeira – Como a força de empuxo depende do volume de fluido que é deslocado, enquanto inserimos um corpo no fluido, o volume deslocado aumenta gradativamente, assim como o módulo do empuxo sobre ele.

Portanto, são corretas as alternativas: III e IV, correspondentes à letra C.

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