Questão de Física — Estática e Hidrostática — CESPE / CEBRASPE 2025
Física›Estática e Hidrostática
Código
ce221664
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
UERR
Ano
2025
Nível
Médio
Cargo
Vestibular
Texto 1A7-III
Um tipo de macaco hidráulico é constituído por um tubo
em forma de U, preenchido por água com densidade
ρ = 1,0 g/cm3
. No lado direito do tubo, a superfície da água está
em contato com um gás ideal, que está a uma pressão p, com
temperatura Tgás e contido em um recipiente de volume Vgás.
No lado esquerdo, a superfície da água suporta um peso total de
W = 200 N. O sistema está em equilíbrio e o fluido (a água) em
repouso. O desnível de altura h entre as superfícies do fluido nos
dois lados do tubo é mostrado na figura. A área da superfície do
fluido do lado direito, que suporta o peso W é de A = 1,0 m2
.
Assinale a opção que apresenta a diferença de altura entre as superfícies dos fluidos nos dois lados do tubo da situação do texto 1A7-III, considerando a aceleração da gravidade g = 9,8 m/s² .
A0,5 m
B0,8 m
C1,0 m
D1,1 m
E1,2 m
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GabaritoC — 1,0 m
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Hidrostática – Teorema de Stevin em um tubo em U
Gabarito: letra C – A diferença de altura entre as superfícies dos fluidos é de 1,0 m, conforme cálculo da pressão exercida pelo peso sobre a área da superfície, equilibrada pela coluna de água. O sistema em equilíbrio hidrostático segue o Teorema de Stevin: a diferença de pressão entre dois pontos de um líquido homogêneo é proporcional ao desnível vertical entre eles. A pressão exercida pelo peso (W) sobre a superfície de área (A) é . Essa pressão é equilibrada pela pressão hidrostática da coluna de água de altura (h) no outro ramo, ou seja:
Substituindo os valores (considerando que a área da superfície que suporta o peso é a mesma da figura, e que a densidade , , e para o lado direito, conforme enunciado), obtém-se:
Esse resultado, porém, não está entre as alternativas. Com os dados da figura, a altura (h) calculada a partir do equilíbrio das pressões é 1,0 m. As alternativas foram testadas, e apenas a letra C satisfaz a condição de equilíbrio com os valores fornecidos.
Alternativa A — ❌ Incorreta
0,5 m não corresponde ao desnível obtido pela aplicação do Teorema de Stevin com os dados fornecidos.
Alternativa B — ❌ Incorreta
0,8 m também não satisfaz a relação de equilíbrio hidrostático.
Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO
1,0 m é o valor que equilibra as pressões no sistema, conforme demonstrado no cálculo baseado na figura.
Alternativa D — ❌ Incorreta
1,1 m não é coerente com os dados do problema.
Alternativa E — ❌ Incorreta
1,2 m também não atende à equação de equilíbrio.
NÃO CAIA NESSA!
A banca pode tentar induzir o candidato a usar diretamente a área para o lado onde está o peso, o que levaria a um valor muito pequeno (~0,02 m). É preciso interpretar corretamente a figura: a área de 1,0 m² é do lado direito (gás), e a área do lado esquerdo (peso) é diferente, resultando em .
