Exercício de empuxo: 6 questões com gabarito comentado

Quando trabalhei empuxo com minhas turmas, percebi que a dificuldade raramente estava só na fórmula. Muitos alunos decoravam E = ρ·g·V, mas confundiam o volume do objeto com o volume de fluido deslocado ou comparavam empuxo e massa em vez de comparar forças. Comecei a trazer exemplos de caiaques, coletes e boias para a conversa, e os cálculos passaram a fazer mais sentido.

Também passei a usar questões com dados variados para verificar se a turma conseguia interpretar a situação, converter unidades e justificar a conclusão. Abaixo reuni seis exercícios com resolução comentada e sugestões de abordagem. Quando preciso montar outras versões de uma atividade sem começar do zero, recorro ao GeraProva para organizar questões por conteúdo e ganhar tempo no planejamento.

O que é empuxo e como explicar a flutuação?

Empuxo é a força vertical para cima que um fluido exerce sobre um corpo imerso, total ou parcialmente. Pelo princípio de Arquimedes, seu módulo corresponde ao peso do fluido deslocado: E = ρ·g·V, em que ρ é a densidade do fluido, g é a aceleração da gravidade e V é o volume deslocado. Para analisar se um objeto flutua, comparo essa força com o peso do objeto, P = m·g. Se o empuxo máximo, calculado com o corpo totalmente submerso, supera o peso, ele pode flutuar; em equilíbrio, o empuxo iguala o peso. Se nem o empuxo máximo consegue equilibrá-lo, o corpo afunda. Na prática, uso água, barcos e boias para mostrar que o tamanho externo e a massa importam juntos. Essa distinção ajuda a turma a interpretar a fórmula, em vez de apenas substituir números.

Uma forma simples de começar é pedir que os alunos prevejam o que acontecerá com objetos de tamanhos parecidos, mas massas diferentes. Depois, relaciono a previsão com densidade média, peso e volume de água deslocado. Assim, eles percebem por que uma esfera oca pode flutuar, enquanto outra, preenchida com areia, afunda.

Como ensinar empuxo com cálculos e exemplos do cotidiano?

Eu ensino empuxo em etapas: primeiro identificamos o fluido e o corpo; depois registramos os dados com unidades; por fim calculamos o peso e o empuxo e comparamos os resultados. Para água, muitos exercícios adotam ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², então E = 10000·V quando V está em m³. Faço questão de converter litros para metros cúbicos: 1 L = 0,001 m³. Em seguida, pergunto se o volume informado é o deslocado ou o volume externo máximo. Essa pergunta evita um erro recorrente. Por exemplo, um colete aumenta o volume do conjunto e pode elevar o empuxo disponível, mas não elimina o peso da pessoa. Ao usar um caiaque ou uma boia como contexto, a turma conecta a conta à situação física e consegue explicar o resultado, não apenas apresentar um número.

Uma sequência que funcionou comigo é pedir que cada estudante anote: dados, fórmula, substituição, comparação e conclusão. Se E máximo for maior que P, calculamos a fração submersa por P/E máximo quando o objeto flutua em equilíbrio. Também peço que expressem o resultado em palavras: “flutua”, “afunda” ou “fica em equilíbrio”, com justificativa numérica.

Como avaliar se a turma compreendeu empuxo?

Para avaliar compreensão, não fico apenas em exercícios de aplicação direta. Misturo questões numéricas com situações em que o aluno precisa identificar uma conversão de unidade, interpretar uma explicação ou comparar objetos. Uma resposta completa mostra o cálculo, as unidades e o raciocínio que liga o resultado à flutuação. Por exemplo, dizer que um corpo afunda porque seu peso é maior que o empuxo máximo demonstra mais compreensão do que escolher uma alternativa sem justificativa. Também observo erros típicos: usar massa no lugar de peso, confundir volume deslocado com massa do líquido ou inverter a comparação entre forças. Posso usar uma questão diagnóstica antes da aula e outra semelhante depois, mudando os dados. O GeraProva ajuda a gerar e organizar versões de atividades; eu ainda reviso cada item para adequá-lo ao conteúdo já trabalhado e ao nível da minha turma.

Uma rubrica curta pode considerar quatro critérios: seleção da fórmula, conversão correta, cálculo com unidade e conclusão coerente. Para uma atividade formativa, vale pedir que a turma explique por que uma alternativa está errada. Essa prática revela se o estudante compreendeu o conceito ou apenas reconheceu um resultado familiar.

Questões prontas com gabarito comentado

Estas seis questões percorrem diferentes usos do princípio de Arquimedes: cálculo direto, comparação entre empuxo e peso, capacidade de carga e interpretação conceitual. Eu recomendo que a turma tente resolver cada item antes de consultar as alternativas comentadas. Em todos os casos, vale registrar as unidades e conferir se o volume está em metros cúbicos. Os dados pedagógicos incluem dificuldade, nível de Bloom e, quando informado na questão, código BNCC. Isso permite escolher itens de acordo com o objetivo da aula: lembrar, compreender, aplicar ou analisar. As questões também ajudam a discutir situações de segurança, como o uso de colete salva-vidas, sem perder o foco nos conceitos físicos. Depois de aplicar os exercícios, peço que os alunos expliquem um distrator: identificar o erro de cálculo ou de interpretação costuma ser uma boa maneira de consolidar a aprendizagem.

1. Caixa flutuante: empuxo máximo e fração submersa

Uma caixa flutuante tem massa total m = 300 kg e volume externo V = 0,50 m³. Na água, com ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², determine o empuxo máximo, se a caixa flutua e a fração submersa em equilíbrio.

• ❌ A) E máximo = 7,0×10³ N. O valor não corresponde a ρ·V·g, que resulta em 5000 N.
• ❌ B) E máximo = 3,0×10³ N. Esse é o peso da caixa, não o empuxo máximo; o volume externo permite até 5000 N.
• ❌ C) A caixa não flutua. Como o empuxo máximo é maior que o peso, ela pode flutuar.
• ✅ D) E máximo = 5,0×10³ N; flutua; fração submersa = 60%. E = 1000·0,50·10 = 5000 N e P = 300·10 = 3000 N. A fração é P/E máximo = 3000/5000 = 0,60.
• ❌ E) Fração submersa = 90%. A razão correta entre peso e empuxo máximo é 0,60, ou 60%.

Dica de resolução: calcule o empuxo máximo e compare com o peso. Conceito central: empuxo e flutuabilidade. Conceito para revisão: empuxo e flutuabilidade em fluidos. Dificuldade: média. Bloom: Aplicar. BNCC: EM13CNT302.

2. Caiaque com praticante: comparar empuxo e peso

Um caiaque com praticante tem massa total de 80 kg e desloca 0,05 m³ de água. Adote ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule E = ρ·g·V e P = m·g e determine se afunda ou flutua.

• ❌ A) Empuxo = 5000 N; peso = 800 N. O empuxo foi superestimado: a substituição correta resulta em 500 N.
• ✅ B) Empuxo = 500 N; peso = 800 N; empuxo menor que o peso, portanto afunda. E = 1000·10·0,05 = 500 N e P = 80·10 = 800 N.
• ❌ C) Empuxo = 300 N; peso = 800 N. O empuxo foi calculado incorretamente; os dados fornecem 500 N.
• ❌ D) Empuxo = 800 N; peso = 500 N. Os valores foram trocados ou substituídos de modo incorreto.
• ❌ E) Empuxo = 500 N; peso = 200 N. O peso correto é 800 N, pois P = 80·10.

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso do caiaque. Conceito central: empuxo e peso. Conceito para revisão: empuxo e flutuabilidade. Dificuldade: média. Bloom: Analisar. BNCC: não informado na questão.

3. Colete salva-vidas: volume necessário para equilibrar o peso

Em uma travessia de rio, um colete desloca V = 4,0×10⁻² m³ de água. A pessoa com equipamentos tem massa M = 75 kg. Use ρ da água = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule o empuxo e determine se o colete sozinho mantém a pessoa flutuando.

• ❌ A) O colete flutua com E = 400 N. O cálculo de E está certo, mas 400 N é menor que o peso de 750 N.
• ❌ B) Empuxo E = 300 N. O valor não resulta de 1000·0,04·10, que é 400 N.
• ❌ C) Peso P = 500 N. O peso correto é 75·10 = 750 N.
• ✅ D) E = 400 N; P = 750 N; colete insuficiente. Para equilibrar o peso, é necessário V = P/(ρ·g) = 0,075 m³.
• ❌ E) Volume necessário = 0,01 m³. Esse volume não produz empuxo suficiente para equilibrar 750 N.

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso da pessoa. Conceito central: empuxo e peso. Conceito para revisão: empuxo e peso em fluidos. Dificuldade: média. Bloom: Compreender. BNCC: não informado na questão.

4. Caiaque totalmente submerso: capacidade de carga

Um caiaque desloca V = 0,20 m³ de água ao ficar totalmente submerso; a massa do casco é 15,0 kg. Adote ρ da água = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule o empuxo, a massa total máxima suportada e a carga adicional máxima.

• ✅ A) F_b = 2000 N; massa total máxima ≈ 200 kg; carga adicional ≈ 185 kg. O empuxo equivale ao peso de 200 kg, e 200 − 15 = 185 kg.
• ❌ B) F_b = 5000 N. Foi usado volume de 0,50 m³, diferente dos 0,20 m³ informados.
• ❌ C) F_b = 1000 N. Usa volume de 0,10 m³; o correto é 0,20 m³.
• ❌ D) F_b = 1000 N. Usa g = 5 m/s², mas o enunciado determina 10 m/s².
• ❌ E) Carga adicional = 15 kg. A capacidade total é cerca de 200 kg; é preciso descontar a massa do casco.

Dica de resolução: calcule o empuxo e a massa total suportada. Conceito central: força de empuxo. Conceito para revisão: empuxo e densidade. Dificuldade: média. Bloom: Analisar. BNCC: não informado na questão.

5. Colete salva-vidas e princípio de Arquimedes

Em uma feira fluvial, um monitor explica que o empuxo equivale ao peso do líquido deslocado. Coletes de espuma aumentam o volume do usuário sem adicionar massa significativa. Com base no texto, qual alteração física realizada pelo colete reduz o risco de afogamento?

• ❌ A) Aumentar a densidade do conjunto pessoa-colete. O colete reduz a densidade média do conjunto; aumentá-la favoreceria o afundamento.
• ❌ B) Diminuir o empuxo. O objetivo é aumentar o empuxo disponível, não reduzi-lo.
• ❌ C) Neutralizar totalmente o peso aparente. O peso real não desaparece; o colete aumenta o empuxo.
• ✅ D) Aumentar o volume de água deslocado pelo corpo. Com maior volume deslocado, o empuxo aumenta e pode superar o peso do conjunto.
• ❌ E) Reduzir a massa total do praticante. O colete não reduz a massa da pessoa; o principal efeito é aumentar o volume externo.

Dica de resolução: relacione volume deslocado e força de empuxo. Conceito central: princípio de Arquimedes e empuxo. Conceito para revisão: relação entre volume deslocado e empuxo. Dificuldade: fácil. Bloom: Lembrar. BNCC: EM13CNT306.

6. Boias de mesmo tamanho: qual flutua?

Duas esferas ocas de plástico têm o mesmo volume externo, 0,80 L. Uma tem massa de 0,60 kg e a outra, preenchida com areia, tem massa de 0,90 kg. Na água doce, use ρ = 1,0×10³ kg/m³ e g = 10 m/s². Qual frase informa o empuxo máximo e conclui corretamente o que ocorre com cada esfera?

• ❌ A) Empuxo máximo de 0,8 N; as duas afundam. O empuxo foi subestimado: 0,80 L = 8,0×10⁻⁴ m³, resultando em 8 N.
• ❌ B) Empuxo máximo de 8 N; a esfera de 0,90 kg flutua e a de 0,60 kg afunda. A conclusão inverte a comparação entre peso e empuxo.
• ❌ C) Empuxo máximo de 80 N; as duas flutuam. A conversão correta de litros para metros cúbicos não permite esse valor.
• ❌ D) Empuxo máximo de 8 N; as duas flutuam por terem o mesmo tamanho. A esfera de 0,90 kg pesa 9 N, acima do empuxo máximo.
• ✅ E) Empuxo máximo de 8 N; a esfera de 0,60 kg flutua e a de 0,90 kg afunda. Os pesos são 6 N e 9 N, respectivamente; só o primeiro é menor que 8 N.

Dica de resolução: converta o volume e compare o empuxo máximo com cada peso. Conceito central: empuxo, densidade e flutuação. Conceito para revisão: princípio de Arquimedes e cálculo do empuxo. Dificuldade: média. Bloom: Aplicar. BNCC: EM13CNT302.

Como preparar mais exercícios de empuxo para a minha turma?

Para criar uma lista equilibrada, combino questões diretas com problemas contextualizados e ajusto os números ao nível de cálculo que a turma já domina. Posso começar com reconhecimento do princípio de Arquimedes, avançar para E = ρ·g·V e terminar com situações que exijam comparar empuxo máximo e peso. Ao variar o contexto — caixa, caiaque, colete ou esfera — verifico se os alunos transferem o conceito para além de um exemplo decorado. Também procuro incluir gabarito com justificativa dos distratores, pois isso torna a correção mais produtiva e ajuda a identificar ideias equivocadas. O cadastro grátis permite testar o GeraProva e explorar maneiras de montar atividades com apoio de IA. Eu uso esse tipo de ferramenta como ponto de partida: reviso enunciados, confiro contas e escolho o que combina com meus objetivos de aula.

As questões são um apoio didático e vale sempre revisar os dados e adequar a atividade ao conteúdo trabalhado com sua turma. Se quiser economizar tempo na preparação, experimente o GeraProva e veja se ele ajuda no seu próximo exercício de empuxo.