Questão de Física — Estática e Hidrostática — VUNESP 2025

Hidrostática: Teorema de Arquimedes e Peso Aparente

Gabarito: letra E. O peso aparente de um corpo submerso é a diferença entre o seu peso real ($P$) e a força de empuxo ($E$) exercida pelo líquido, resultando em 3,0 N. O cálculo baseia-se na aplicação do Teorema de Arquimedes, que define o empuxo como o peso do volume de líquido deslocado pelo objeto.

Para resolver esta questão, devemos identificar as forças que atuam no bloco submerso: o peso ($P$) para baixo e o empuxo ($E$) para cima. O peso aparente ($P_{ap}$) é a força resultante que o fio precisa sustentar para manter o equilíbrio do sistema.

Passo a passo do cálculo:

1. Cálculo do Peso Real ($P$):

   O peso é dado pelo produto da massa ($m$) pela aceleração da gravidade ($g$):

   $P = m \times g = 0,45 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 = 4,5 \text{ N}$.

1. Cálculo do Empuxo ($E$):

   O empuxo é igual ao peso do volume de líquido deslocado: $E = \rho_{liq} \times V_{sub} \times g$.

   Primeiro, convertemos o volume de $150 \text{ cm}^3$ para o Sistema Internacional (SI), ou seja, metros cúbicos ($m^3$):

   $150 \text{ cm}^3 = 150 \times 10^{-6} \text{ m}^3 = 1,5 \times 10^{-4} \text{ m}^3$.

   Agora, calculamos o empuxo:

   $E = 1.000 \text{ kg/m}^3 \times (1,5 \times 10^{-4} \text{ m}^3) \times 10 \text{ m/s}^2 = 1,5 \text{ N}$.

1. Cálculo do Peso Aparente ($P_{ap}$):

   $P_{ap} = P - E = 4,5 \text{ N} - 1,5 \text{ N} = 3,0 \text{ N}$.

Análise das alternativas:

• Alternativa A (1,5 N): Corresponde apenas ao valor do empuxo, não ao peso aparente.

• Alternativa B (4,5 N): Corresponde ao peso real do bloco, ignorando a ação do empuxo.

• Alternativa C (2,5 N): Resultado incorreto decorrente de erro na operação de subtração.

• Alternativa D (3,5 N): Resultado incorreto decorrente de erro na operação de subtração.

• Alternativa E (3,0 N): Correta. Valor obtido pela subtração correta entre o peso real e o empuxo.

Gabarito: letra E.