Questões sobre hidrostática

A hidrostática estuda os fluidos em repouso e as grandezas associadas à pressão, à densidade e à transmissão de forças. Em contextos do cotidiano, ela explica por que o mergulhador sente maior pressão em maiores profundidades, por que barragens são mais espessas na base e como instrumentos como manômetros e prensas hidráulicas funcionam.

Neste conjunto de questões, serão exploradas situações típicas de Ensino Médio que exigem interpretar relações entre pressão, massa específica, profundidade e equilíbrio de fluidos. A atenção aos conceitos e às unidades é essencial para selecionar a alternativa correta em cada problema.

Questões sobre hidrostática

Questão 01

Uma piscina tem água em repouso. Considerando a pressão hidrostática em dois pontos, um a 2 m e outro a 5 m de profundidade, a diferença de pressão entre eles depende principalmente de

A)da forma da piscina e da área da superfície livre da águaB)da diferença de profundidade, da densidade do fluido e da aceleração da gravidadeC)da temperatura externa, desde que a água permaneça paradaD)da pressão atmosférica local, sem relação com a profundidadeE)da massa do nadador que observa a água

Gabarito: alternativa B). Correta. Em fluido em repouso, a variação de pressão depende de rho, g e da diferença de profundidade.

Comentários por alternativa:

A) A forma influencia a força total, mas não a diferença de pressão entre pontos na mesma coluna.
B) Correta. Em fluido em repouso, a variação de pressão depende de rho, g e da diferença de profundidade.
C) A temperatura pode alterar a densidade, mas não é a variável principal pedida.
D) A pressão atmosférica atua como acréscimo comum; a diferença depende da profundidade.
E) A massa do observador não altera a pressão na água em repouso.

Questão 02

Em um lago, dois pontos estão à mesma profundidade, mas em regiões horizontalmente diferentes. Se a água está em equilíbrio, a pressão nesses pontos é

A)diferente, porque a posição horizontal altera a pressãoB)maior no ponto com maior volume de água acima, independentemente da profundidadeC)menor no ponto mais afastado da margem, por causa do atritoD)a mesma, porque depende apenas da profundidade no mesmo fluidoE)indefinida, pois a pressão em líquidos em repouso varia aleatoriamente

Gabarito: alternativa D). Correta. Em um mesmo fluido em equilíbrio, pontos na mesma profundidade têm a mesma pressão.

Comentários por alternativa:

A) A posição horizontal não altera a pressão em fluido homogêneo em repouso.
B) O volume acima é consequência da profundidade e do formato, não causa independente.
C) Atrito é desprezível na hidrostática do fluido em repouso.
D) Correta. Em um mesmo fluido em equilíbrio, pontos na mesma profundidade têm a mesma pressão.
E) Em equilíbrio, a pressão varia de forma regular com a profundidade.

Questão 03

Uma prensa hidráulica tem êmbolos de áreas 4 cm² e 200 cm². Aplicando-se uma força de 120 N no êmbolo menor, a força ideal no maior êmbolo vale

A)3 000 N, porque a razão entre as áreas é 50B)240 N, porque a razão entre as áreas é 2C)6 N, porque a pressão se distribui igualmente apenas no êmbolo maiorD)6 000 N, porque a razão entre as áreas é 50 e a pressão é conservadaE)24 000 N, porque a força cresce com o quadrado da área

Gabarito: alternativa A). Correta. A força amplificada é proporcional à razão das áreas: 200/4 = 50, então 120 x 50 = 6000 N.

Comentários por alternativa:

A) Correta. A força amplificada é proporcional à razão das áreas: 200/4 = 50, então 120 x 50 = 6000 N.
B) A razão entre as áreas não é 2, mas 50.
C) A força de saída não pode ser menor nesse caso; a pressão é transmitida ao fluido.
D) Aqui há erro numérico: 120 x 50 = 6000 N, não 3000 N.
E) A relação é linear com a área, não quadrática.

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Questão 04

Um manômetro em U contém mercúrio e mede a pressão de um gás. Se a diferença de alturas entre as colunas é 10 cm de Hg, a pressão medida pelo gás, em relação à atmosfera, é aproximadamente

A)1 000 Pa, pois 10 cm equivalem a 0,1 m de coluna de águaB)13 600 000 Pa, pois o mercúrio é muito densoC)101 000 Pa, porque qualquer manômetro indica a pressão atmosférica totalD)136 000 Pa, porque 10 cm de Hg equivalem a 1 m de HgE)13 600 Pa, pois 10 cm de Hg correspondem a cerca de 13,6 kPa

Gabarito: alternativa E). Correta. A coluna de 10 cm de Hg produz cerca de 13,6 kPa de diferença de pressão.

Comentários por alternativa:

A) 10 cm de Hg não equivalem a 1 000 Pa; o valor é maior.
B) O valor está superestimado em vários ordens de grandeza.
C) O manômetro mede diferença de pressão, não necessariamente a atmosférica total.
D) 10 cm não correspondem a 1 m; a conversão ficou dez vezes maior.
E) Correta. A coluna de 10 cm de Hg produz cerca de 13,6 kPa de diferença de pressão.

Questão 05

Um bloco de madeira flutua em água doce, com 60% do seu volume submerso. Se a densidade da água é 1,0 g/cm³, a densidade da madeira é aproximadamente

A)0,40 g/cm³, porque a parte submersa representa 40% do blocoB)1,00 g/cm³, porque todo corpo que flutua tem a mesma densidade da águaC)0,60 g/cm³, porque a fração submersa é igual à densidade do corpoD)1,60 g/cm³, porque o volume submerso deve ser somado ao volume totalE)0,24 g/cm³, porque a densidade é inversamente proporcional à fração submersa

Gabarito: alternativa C). Correta. Em flutuação, densidade do corpo = fração submersa x densidade do líquido.

Comentários por alternativa:

A) Se 60% fica submerso, a densidade é 0,60 g/cm³, não 0,40.
B) Corpos que flutuam têm densidade menor que a da água.
C) Correta. Em flutuação, densidade do corpo = fração submersa x densidade do líquido.
D) Densidade não se soma com volume submerso.
E) A proporcionalidade correta é direta, não inversa.

Questão 06

Uma esfera maciça está totalmente submersa em água. Ao dobrar a profundidade da esfera, mantendo o fluido e a temperatura constantes, o empuxo sobre ela

A)dobra, porque a pressão absoluta dobra com a profundidadeB)permanece o mesmo, pois depende do volume deslocado e da densidade do fluidoC)zera, porque o empuxo depende apenas do peso do corpoD)diminui, porque a pressão externa comprime a água ao redorE)aumenta na mesma proporção da pressão atmosférica

Gabarito: alternativa B). Correta. Em fluido incompressível, o empuxo depende de rho, g e volume deslocado, não da profundidade absoluta.

Comentários por alternativa:

A) A pressão absoluta muda, mas o empuxo não dobra por isso.
B) Correta. Em fluido incompressível, o empuxo depende de rho, g e volume deslocado, não da profundidade absoluta.
C) O empuxo não depende do peso do corpo, e sim do fluido deslocado.
D) A compressão do líquido não explica uma mudança no empuxo nessas condições.
E) A pressão atmosférica atua igualmente e não altera o empuxo líquido.

Questão 07

Uma caixa tem faces de áreas diferentes e está submersa em água. A força resultante sobre ela é nula porque

A)a pressão é igual em todos os pontos do líquido, independentemente da profundidadeB)o empuxo depende apenas da área da face superior da caixaC)a pressão só atua nas partes superiores do objeto submersoD)o líquido exerce forças iguais ao peso do corpo em qualquer situaçãoE)as forças laterais se cancelam e a diferença entre forças verticais origina o empuxo

Gabarito: alternativa E). Correta. As pressões laterais se compensam; a diferença vertical gera o empuxo para cima.

Comentários por alternativa:

A) A pressão não é igual em toda parte; ela cresce com a profundidade.
B) O empuxo depende do volume deslocado, não só da área superior.
C) A pressão atua em toda a superfície em contato com o fluido.
D) A força do líquido não iguala o peso em qualquer situação; depende do equilíbrio.
E) Correta. As pressões laterais se compensam; a diferença vertical gera o empuxo para cima.

Questão 08

Em uma represa, a parte inferior da parede costuma ser mais espessa do que a superior. Isso ocorre principalmente porque

A)a pressão da água aumenta com a profundidade, exigindo maior resistência na baseB)a água exerce a mesma pressão em toda a altura, mas a base sofre maior evaporaçãoC)o peso da parede é maior embaixo, então a espessura precisa compensar a gravidadeD)a pressão atmosférica atua mais fortemente no fundo da represa do que na superfícieE)a velocidade da água em repouso é maior perto do fundo

Gabarito: alternativa A). Correta. Quanto maior a profundidade, maior a pressão e maior a força sobre a estrutura.

Comentários por alternativa:

A) Correta. Quanto maior a profundidade, maior a pressão e maior a força sobre a estrutura.
B) A pressão não é a mesma em toda a altura da água.
C) O motivo principal é a pressão hidrostática, não o peso próprio da parede.
D) A pressão atmosférica age sobre toda a superfície livre, não mais no fundo.
E) Em repouso, a água não tem velocidade vertical significativa.

Questão 09

Um submarino desce em água do mar. Ao passar de 20 m para 40 m de profundidade, a variação da pressão hidrostática é aproximadamente, adotando g = 10 m/s² e densidade da água do mar igual a 1,0 x 10³ kg/m³

A)8,0 x 10⁴ Pa, porque cada metro acrescenta 4,0 x 10³ PaB)4,0 x 10⁴ Pa, pois a pressão depende do dobro da profundidade totalC)6,0 x 10⁴ Pa, porque a pressão atmosférica soma 1,0 x 10⁴ Pa por metroD)2,0 x 10⁴ Pa, pois a pressão depende da diferença de 20 mE)1,0 x 10⁵ Pa, porque a pressão absoluta em 40 m é esse valor

Gabarito: alternativa D). Correta. Delta p = rho g delta h = 10³ x 10 x 20 = 2,0 x 10⁵ Pa?

Comentários por alternativa:

A) Cada metro acrescenta 1,0 x 10⁴ Pa, não 4,0 x 10³ Pa.
B) A variação depende de 20 m, não do dobro da profundidade total.
C) A pressão atmosférica não cresce por metro de profundidade.
D) Correta. Delta p = rho g delta h = 10³ x 10 x 20 = 2,0 x 10⁵ Pa?
E) A questão pede variação, não pressão absoluta.

Questão 10

Em um recipiente comunicante com água e sem movimento, dois ramos abertos à atmosfera devem apresentar, no mesmo nível horizontal do líquido,

A)pressões diferentes, se os ramos tiverem formatos distintosB)níveis diferentes, desde que o líquido seja o mesmo e a temperatura seja constanteC)pressões iguais, porque o fluido em equilíbrio se ajusta ao mesmo nívelD)pressão maior no ramo mais estreito, devido ao efeito de capilaridadeE)pressão menor no ramo mais largo, porque o peso da coluna é distribuído

Gabarito: alternativa C). Correta. Em vasos comunicantes com mesmo fluido e equilíbrio, a pressão no mesmo nível é igual.

Comentários por alternativa:

A) A forma do recipiente não altera a igualdade de pressão no mesmo nível.
B) Com o mesmo líquido e equilíbrio, os níveis tendem a se igualar, não a ficar diferentes.
C) Correta. Em vasos comunicantes com mesmo fluido e equilíbrio, a pressão no mesmo nível é igual.
D) Capilaridade não é a ideia central em ramos largos com água comum.
E) A largura não determina, por si, menor pressão no mesmo nível.

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