Questão de Física — Hidrostática — FGV 2024

Princípio de Arquimedes e Flutuação

Gabarito: letra C. A maçã flutua na água porque sua densidade média é menor que a densidade da água, o que permite que o empuxo exercido pelo líquido equilibre o peso do objeto quando este desloca um volume de água cujo peso é igual ao peso da própria maçã.

O comportamento de um corpo imerso em um fluido é determinado pela relação entre as forças de peso ($P$) e empuxo ($E$). De acordo com o Princípio de Arquimedes, o empuxo é uma força vertical, de baixo para cima, cuja intensidade é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo. Quando um objeto flutua, ele está em equilíbrio, o que significa que a intensidade do empuxo é igual à intensidade do seu peso ($E = P$).

Para que um corpo flutue, é necessário que a densidade do corpo seja menor que a densidade do fluido. Se a densidade do corpo fosse maior, o peso superaria o empuxo e o corpo afundaria. Se fossem iguais, o corpo ficaria em equilíbrio em qualquer profundidade (flutuação neutra).

Alternativa A — ❌ Incorreta

Inverte a relação de densidades. Se a densidade da água fosse menor que a da maçã, o peso da maçã seria maior que o empuxo máximo possível, fazendo com que ela afundasse.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Afirma que o empuxo é menor que o peso. Se o empuxo fosse menor que o peso, a força resultante seria para baixo, e a maçã não estaria em equilíbrio na superfície; ela afundaria.

Alternativa C — ✅ Correta

Esta é a condição física correta para a flutuação: a densidade do objeto é {{menor}} que a do fluido, permitindo que o equilíbrio ocorra com apenas parte do volume submerso.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Confunde os conceitos de força. O empuxo é uma força exercida pelo líquido sobre o corpo, não um atributo do corpo em relação ao peso da água. Além disso, a comparação direta entre empuxo e peso da água não define a flutuação.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma que a maçã tem densidade maior que a água, o que, como visto, levaria ao afundamento do objeto.

Gabarito: letra C.