Um mergulhador desce a 15 m de profundidade em um lago de água doce. Considere g = 10 m/s^2, densidade da água igual a 1000 kg/m^3 e pressão atmosférica de 1,0 x 10^5 Pa. A pressão absoluta nessa profundidade é, aproximadamente,

2,5 x 10^5 Pa, pois a pressão hidrostática soma-se à atmosférica

1,5 x 10^5 Pa, pois a contribuição da água é de 5,0 x 10^4 Pa

5,0 x 10^4 Pa, que é a pressão total a 15 m de profundidade

Questões sobre hidrostática

A hidrostática estuda os fluidos em repouso e as grandezas associadas à pressão, à densidade e ao empuxo. Em situações cotidianas, como mergulho, barragens, reservatórios e navios, esses conceitos explicam fenômenos observáveis e permitem resolver problemas quantitativos.

Neste conjunto de questões, serão exploradas relações fundamentais como a variação da pressão com a profundidade, o princípio de Pascal, o teorema de Stevin, a pressão atmosférica e o princípio de Arquimedes. As situações foram contextualizadas para exigir interpretação física e aplicação de fórmulas com atenção às unidades.

Questões sobre hidrostática

Questão 01

Um mergulhador desce a 15 m de profundidade em um lago de água doce. Considere g = 10 m/s², densidade da água igual a 1000 kg/m³ e pressão atmosférica de 1,0 x 10⁵ Pa. A pressão absoluta nessa profundidade é, aproximadamente,

A)1,5 x 10⁵ Pa, pois a contribuição da água é de 5,0 x 10⁴ PaB)2,5 x 10⁵ Pa, pois a pressão hidrostática soma-se à atmosféricaC)1,0 x 10⁵ Pa, porque a pressão da água é desprezível nessa profundidadeD)3,5 x 10⁵ Pa, pois a pressão cresce com o quadrado da profundidadeE)5,0 x 10⁴ Pa, que é a pressão total a 15 m de profundidade

Gabarito: alternativa B). A pressão hidrostática vale 1,5 x 10⁵ Pa e soma-se à atmosférica.

Comentários por alternativa:

A) Confunde a contribuição da água com um valor menor do que o calculado.
B) A pressão hidrostática vale 1,5 x 10⁵ Pa e soma-se à atmosférica.
C) A pressão da água não é desprezível a 15 m.
D) Na hidrostática, a pressão varia linearmente com a profundidade.
E) Esse valor corresponde apenas à pressão hidrostática, não à total.

Questão 02

Uma barragem retém água em um reservatório. Em dois pontos da parede, um está 4 m abaixo da superfície e outro está 10 m abaixo. Comparando as pressões exercidas pela água, a diferença entre elas é, considerando g = 10 m/s² e densidade 1000 kg/m³,

A)6,0 x 10⁴ Pa, já que a pressão total dobra com a profundidadeB)1,0 x 10⁴ Pa, pois a diferença de pressão depende só da densidadeC)3,0 x 10⁴ Pa, pois a pressão cresce 3,0 x 10³ Pa por metroD)6,0 x 10³ Pa, porque a profundidade aumentou 6 mE)1,4 x 10⁵ Pa, que corresponde à pressão do ponto mais profundo

Gabarito: alternativa D). A diferença é rho g delta h = 1000 x 10 x 6 = 6,0 x 10⁴ Pa.

Comentários por alternativa:

A) A pressão não dobra por regra simples; depende de rho, g e h.
B) A diferença também depende da gravidade e da variação de altura.
C) O valor por metro foi subestimado em uma ordem de grandeza.
D) A diferença é rho g delta h = 1000 x 10 x 6 = 6,0 x 10⁴ Pa.
E) A questão pede diferença entre os pontos, não a pressão em um deles.

Questão 03

Em uma prensa hidráulica, o êmbolo menor tem área de 4 cm² e recebe uma força de 80 N. O êmbolo maior tem área de 120 cm². Desprezando perdas, a força transmitida ao êmbolo maior é

A)1,2 x 10³ N, pois a pressão é igual nos dois êmbolosB)240 N, porque a força aumenta na mesma proporção que a áreaC)3,0 x 10³ N, já que a área maior multiplica a força por 40D)4,8 x 10³ N, porque a pressão no fluido é somada duas vezesE)8,0 x 10¹ N, pois a força se conserva em qualquer prensa

Gabarito: alternativa A). Pelo princípio de Pascal, F₂ = F₁(A2/A1) = 80 x 30 = 2400 N.

Comentários por alternativa:

A) Pelo princípio de Pascal, F₂ = F₁(A2/A1) = 80 x 30 = 2400 N.
B) A força cresce com a área, mas aqui o fator é 30, não 3.
C) O fator de multiplicação foi superestimado.
D) Não há soma de pressões; o sistema transmite a mesma pressão.
E) A força não se conserva; o que se conserva é a pressão no fluido.

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Questão 04

Um objeto de volume 2,0 x 10^-3 m³ é totalmente mergulhado em água. Considere densidade da água 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². O empuxo sobre o objeto vale

A)2,0 N, pois o empuxo depende apenas do volume do corpoB)10 N, porque o fluido deslocado corresponde à metade do volumeC)2,0 x 10^-3 N, já que o empuxo depende da massa do objetoD)200 N, porque o empuxo cresce com a profundidade do mergulhoE)20 N, igual ao peso do volume de água deslocado

Gabarito: alternativa E). Empuxo = rho g V = 1000 x 10 x 2,0 x 10^-3 = 20 N.

Comentários por alternativa:

A) Falta considerar densidade, gravidade e volume deslocado.
B) O volume deslocado é o próprio volume submerso, aqui 2,0 x 10^-3 m³.
C) A massa do objeto não determina diretamente o empuxo.
D) Em fluido incompressível, o empuxo não depende da profundidade.
E) Empuxo = rho g V = 1000 x 10 x 2,0 x 10^-3 = 20 N.

Questão 05

Um cilindro metálico é colocado em dois líquidos diferentes, um de densidade 800 kg/m³ e outro de densidade 1200 kg/m³. Mantendo o mesmo volume submerso, o empuxo será maior no segundo líquido porque

A)a pressão atmosférica é maior no segundo líquidoB)o volume do corpo diminui ao mudar de líquidoC)a densidade do líquido maior aumenta a massa deslocadaD)a profundidade do recipiente altera diretamente o empuxoE)a forma do objeto substitui a densidade na fórmula

Gabarito: alternativa C). Como E = rho g V, maior densidade gera maior empuxo para o mesmo volume deslocado.

Comentários por alternativa:

A) A pressão atmosférica não muda o empuxo diretamente nesse caso.
B) O volume submerso foi mantido o mesmo no enunciado.
C) Como E = rho g V, maior densidade gera maior empuxo para o mesmo volume deslocado.
D) A profundidade isolada não define o empuxo em fluido incompressível.
E) A forma influencia a flutuação, mas não substitui a densidade na fórmula.

Questão 06

Um mergulhador percebe que seus ouvidos sofrem maior desconforto ao descer de 5 m para 20 m em água doce. A explicação física mais adequada é que

A)a pressão hidrostática diminui com a profundidade, comprimindo menos o ouvidoB)a pressão total cresce com a profundidade, aumentando a diferença entre as cavidadesC)a densidade da água diminui tanto que o ouvido perde sustentaçãoD)o peso do corpo aumenta, gerando maior pressão interna nos ouvidosE)a pressão atmosférica externa desaparece no interior da água

Gabarito: alternativa B). A pressão aumenta com a profundidade e intensifica a diferença de pressão no ouvido.

Comentários por alternativa:

A) A pressão hidrostática aumenta, não diminui, ao descer.
B) A pressão aumenta com a profundidade e intensifica a diferença de pressão no ouvido.
C) A densidade da água não sofre essa redução significativa.
D) O peso do corpo não é a causa principal do desconforto.
E) A pressão atmosférica atua na superfície; ela não desaparece na água.

Questão 07

Em uma experiência, dois pontos A e B de um mesmo líquido em repouso estão ligados por uma coluna vertical. O ponto B está 0,30 m abaixo de A. Se o líquido tem densidade 900 kg/m³ e g = 10 m/s², a diferença de pressão entre B e A é

A)3,0 x 10³ Pa, porque a pressão cresce 10 vezes por metroB)900 Pa, pois a densidade do líquido já fornece a diferença de pressãoC)2,7 x 10³ Pa, resultado da pressão atmosférica localD)27 Pa, porque a profundidade é pequena e a pressão quase não mudaE)270 Pa, porque a diferença depende apenas da distância vertical

Gabarito: alternativa E). Delta P = rho g h = 900 x 10 x 0,30 = 2700 Pa.

Comentários por alternativa:

A) Não existe crescimento de 10 vezes por metro nessa situação.
B) Falta considerar a gravidade e a profundidade na conta.
C) A pressão atmosférica não determina a diferença entre os pontos.
D) Mesmo pequena, a variação é calculada por rho g h.
E) Delta P = rho g h = 900 x 10 x 0,30 = 2700 Pa.

Questão 08

Um bloco de madeira flutua em equilíbrio na água, com parte do volume submersa. Sobre as forças que atuam no bloco, é correto afirmar que

A)o empuxo e o peso têm mesma intensidade, equilibrando o blocoB)o peso é maior que o empuxo, por isso o bloco afunda lentamenteC)o empuxo é maior que o peso, por isso o bloco sobe continuamenteD)a pressão da água desaparece na parte emerso-submersa do blocoE)a força resultante é horizontal, porque a água atua lateralmente

Gabarito: alternativa A). Em equilíbrio de flutuação, empuxo e peso têm mesma intensidade.

Comentários por alternativa:

A) Em equilíbrio de flutuação, empuxo e peso têm mesma intensidade.
B) Se o peso fosse maior, o bloco afundaria completamente.
C) Se o empuxo fosse maior, o bloco subiria até ajustar o equilíbrio.
D) A pressão existe em toda a parte submersa do bloco.
E) A força resultante na flutuação é vertical, não horizontal.

Questão 09

Um tubo em U contém água e óleo em equilíbrio. O óleo, menos denso, fica sobre a água em um dos ramos. A comparação correta entre as pressões em um mesmo nível horizontal dentro do líquido em equilíbrio é que

A)a pressão é menor no lado com água, porque a água pesa menosB)a pressão é maior no lado com óleo, porque o óleo é menos densoC)a pressão depende somente da altura total da coluna, independentemente do líquidoD)as pressões são iguais, pois pontos no mesmo nível têm mesma pressãoE)não há como comparar pressões sem conhecer a largura do tubo

Gabarito: alternativa D). Em equilíbrio hidrostático, pontos no mesmo nível e no mesmo fluido conectado têm mesma pressão.

Comentários por alternativa:

A) A água é mais densa que o óleo, não o contrário.
B) Menor densidade não implica maior pressão no mesmo nível.
C) O tipo de líquido influencia a relação entre altura e pressão.
D) Em equilíbrio hidrostático, pontos no mesmo nível e no mesmo fluido conectado têm mesma pressão.
E) A largura não entra no cálculo da pressão hidrostática.

Questão 10

Uma esfera oca de volume externo 1,0 x 10^-2 m³ está totalmente submersa em água. Seu peso é 120 N. Considere rho da água = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². O comportamento da esfera será

A)ficar em equilíbrio suspensa, porque peso e empuxo são iguaisB)flutuar totalmente, porque o empuxo supera o pesoC)afundar, porque o empuxo é menor que o pesoD)subir rapidamente, porque a pressão interna do ar faz o empuxo dobrarE)permanecer no fundo, porque a pressão hidrostática anula o empuxo

Gabarito: alternativa C). O empuxo é 100 N e o peso é 120 N; como o peso é maior, afunda.

Comentários por alternativa:

A) Para equilíbrio, os valores deveriam ser iguais.
B) O empuxo não supera o peso; ele vale 100 N.
C) O empuxo é 100 N e o peso é 120 N; como o peso é maior, afunda.
D) A pressão interna não dobra o empuxo em hidrostática básica.
E) A pressão não anula o empuxo; ela o origina.

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