Continua após a publicidade..
Um cilindro sólido e homogêneo encontra-se, inicialmente, apoiado sobre sua base no interior de um recipiente. Após a entrada de água nesse recipiente até um nível máximo de altura H, que faz o cilindro ficar totalmente submerso, verifica-se que a base do cilindro está presa a um fio inextensível de comprimento L. Esse fio está fixado no fundo do recipiente e totalmente esticado. Observe a figura:
Em função da altura do nível da água, o gráfico que melhor representa a intensidade da força F que o fio exerce sobre o cilindro é:
- A)
- B)
- C)
- D)
Continua após a publicidade..
Resposta:
A alternativa correta é letra D
Para esta resolução considere: ρ (densidade do líquido), h (altura), P (pressão), P0 (pressão atmosférica), V (volume do líquido deslocado) e g (gravidade). A soma da força F com o peso P do cilindro deve ser igual ao empuxo E, aplicado pela água, para que o corpo permaneça em equilíbrio. O peso P do corpo é uma constante, de modo que variações no empuxo, implicarão variações na força F. Assim, Força F + Peso = Empuxo. Mas o empuxo está relacionado proporcionalmente com a diferença de pressão entre a parte superior e inferior do cilindro. Sabe-se que quanto maior for o nível de água, maior será a diferença de pressão no corpo, pois P=P0+ρgh. Logo, a força F aplicada pelo fio, tende a aumentar com acréscimos na altura do nível de água, de modo que quando o cilindro estiver totalmente submerso, o empuxo, e em consequência a força F, serão constantes. Outro modo de explicar a constante do empuxo e portanto, da força F, se dá no fato do valor ρVg ser constante para um corpo totalmente submerso. Isso é perceptível no gráfico da alternativa D, quando a força F se mantém constante pouco antes da altura H (pois, o corpo já estava totalmente submerso).
Continua após a publicidade..
Continua após a publicidade..
Deixe um comentário