Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalha - dores teve de…

Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalha - dores teve de remover uma escultura de ferro maciço colocada no fundo de uma piscina vazia. Cinco trabalha - dores amarraram cordas à escultura e tentaram puxá-la para cima, sem sucesso. Se a piscina for preenchida com água, ficará mais fácil para os trabalhadores removerem a escultura, pois a

GABARITO: E

O fenômeno descrito é regido pelo Princípio de Arquimedes, que fundamenta o conceito de empuxo. Quando um corpo é imerso em um fluido (neste caso, a água), ele sofre a ação de uma força vertical, de baixo para cima, denominada empuxo ($E$). O módulo dessa força é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo objeto. A facilidade relatada pelos trabalhadores ao preencher a piscina ocorre porque o empuxo atua no mesmo sentido da força que eles aplicam para cima, reduzindo a força resultante necessária para vencer o peso da escultura de ferro.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno supõe a flutuação por densidade menor: $d_{ferro} < d_{água}$. Por exemplo: o aluno considera que a densidade do ferro é $0,8 \text{ g/cm}^3$ em vez de $7,8 \text{ g/cm}^3$, concluindo erroneamente que a força necessária seria $0 \text{ N}$ pois o objeto flutuaria.
• Incorreta. O aluno confunde peso real com peso aparente: $P_{novo} < P_{antigo}$. Por exemplo: o aluno calcula o peso como se a gravidade ou a massa diminuíssem na água, obtendo um valor de $6800 \text{ N}$ para um peso real de $7800 \text{ N}$, ignorando que o peso $P = m \cdot g$ é invariante nesse contexto.
• Incorreta. O aluno propõe que o empuxo é proporcional à massa: $E = k \cdot m$. Por exemplo: o aluno calcula o empuxo usando a massa do ferro (ex: $1000 \text{ kg}$) em vez do volume deslocado (ex: $0,128 \text{ m}^3$), o que levaria a um valor de empuxo de $10000 \text{ N}$ (se confundido com o peso) em vez do valor correto de aproximadamente $1280 \text{ N}$.
• Incorreta. O aluno inverte o sentido da força resultante do fluido: $F_{total} = P + E$. Por exemplo: o aluno soma a pressão da coluna de água acima da peça como uma força puramente para baixo, obtendo uma força total de $9000 \text{ N}$ (peso + pressão) em vez de subtrair o empuxo para obter o peso aparente.
• Correta. O empuxo é uma força vertical para cima proporcional ao volume submerso da escultura ($E = \rho \cdot g \cdot V$). Essa força auxilia os trabalhadores, pois a força total ascendente passa a ser a soma da força muscular com o empuxo, facilitando a superação da força peso.