Exercícios de empuxo: questões e gabarito comentado

Quando ensino empuxo, percebo que a turma costuma decorar a fórmula antes de entender o que ela representa. Por isso, eu começo com situações familiares: um colete salva-vidas, um caiaque ou uma caixa flutuando. A pergunta que orienta a conversa é simples: quanto de água o objeto desloca e como isso se relaciona ao peso?

Já testei essa abordagem em atividades de revisão e ela ajuda a separar erros de cálculo de dificuldades conceituais. A seguir, organizei exercícios com gabarito comentado, dicas de resolução e conceitos envolvidos. Também mostro como aproveitar as questões para discutir segurança, leitura crítica e aplicação das ideias de Arquimedes.

O que é empuxo e como explicar esse conceito?

Empuxo é a força vertical, geralmente para cima, que um fluido exerce sobre um corpo imerso total ou parcialmente. Pelo princípio de Arquimedes, seu módulo é igual ao peso do fluido deslocado: E = ρ·V·g, em que ρ é a densidade do fluido, V é o volume deslocado e g é a aceleração da gravidade. Para prever se um corpo afunda ou flutua, comparo o empuxo com o peso P = m·g. Se o corpo está em equilíbrio flutuando, as forças se igualam; se o peso supera o empuxo disponível, ele afunda. Eu costumo destacar que o volume da fórmula é o volume de fluido deslocado, não necessariamente o volume total do objeto. Com essa distinção, os alunos entendem por que um barco pode flutuar mesmo sendo feito de materiais mais densos que a água.

Na lousa, eu identifico primeiro as grandezas e as unidades: densidade em kg/m³, volume em m³ e força em newtons. Depois, peço que a turma compare E e P antes de concluir. Essa sequência evita que o resultado numérico fique desconectado da situação física.

Como ensinar a comparar empuxo e peso?

Para comparar empuxo e peso, calculo as duas forças em newtons usando os dados do enunciado e observo qual é maior. Em água, com ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², um volume deslocado de 0,05 m³ produz E = 1000·0,05·10 = 500 N. Se a massa total for 80 kg, o peso será P = 80·10 = 800 N; como o empuxo calculado é menor, o objeto não fica em equilíbrio com esse volume deslocado e tende a afundar. Se o objeto puder deslocar mais água, porém, o empuxo pode aumentar até equilibrar o peso. Eu também discuto que um corpo flutuando em repouso não precisa ter empuxo maior que o peso: no equilíbrio, eles têm o mesmo módulo. Esse detalhe corrige uma confusão comum e melhora a interpretação das respostas.

Uma rotina de resolução que funciona bem na minha turma é:

• Anotar os dados e converter unidades quando necessário.
• Calcular o empuxo com o volume de fluido deslocado.
• Calcular o peso a partir da massa total.
• Comparar as forças e justificar a conclusão em palavras.

Como usar situações cotidianas para avaliar empuxo?

Uso situações cotidianas para avaliar se o estudante consegue aplicar o princípio de Arquimedes, e não apenas substituir números em uma fórmula. Um colete salva-vidas permite discutir como o aumento do volume deslocado pode elevar o empuxo; um caiaque ajuda a comparar carga, peso e volume de água deslocado; uma caixa flutuante permite calcular a fração submersa. Também proponho analisar afirmações sobre segurança em embarcações, para que os alunos identifiquem quando um conceito físico está sendo usado sem justificativa suficiente. Ao preparar uma atividade, combino pelo menos uma questão conceitual, uma de cálculo e uma de interpretação. O GeraProva pode ajudar a montar variações de questões e reunir itens por tema, enquanto eu reviso valores e explicações antes de levar o material à turma. Assim, consigo economizar tempo sem abrir mão da checagem pedagógica.

Para montar uma sequência, começo com previsões individuais, resolvo um exemplo coletivo e termino com uma questão contextualizada. No GeraProva, posso explorar a criação de provas e atividades com IA; o cadastro grátis permite conhecer a plataforma.

Questões prontas com gabarito comentado

As seis questões a seguir trabalham cálculo, interpretação e aplicação do empuxo em contextos diferentes. Eu sugiro pedir que a turma registre primeiro a justificativa, mesmo quando a resposta for de múltipla escolha. Assim, consigo observar se o estudante reconhece o volume deslocado, compara corretamente as forças e entende os limites de cada conclusão. Cada item traz a dica de resolução, o conceito central, uma indicação de revisão, o código BNCC quando informado e o nível de Bloom. As alternativas incorretas vêm acompanhadas do motivo do erro, o que facilita uma correção dialogada e ajuda a transformar o gabarito em material de estudo. Nos itens sem código BNCC indicado na base, deixo essa informação explícita, em vez de atribuir um código que não foi fornecido.

1. Colete salva-vidas: qual é o empuxo e ele sustenta a pessoa?

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

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso. Conceito central: empuxo e peso. Para revisão: empuxo e peso em fluidos. BNCC: não informado na base. Bloom: Compreender.

• ❌ A) O colete flutua com E = 400 N. O valor do empuxo está certo, mas não se pode concluir que sustenta a pessoa: 400 N é menor que o peso.
• ❌ B) Empuxo E = 300 N. O cálculo não aplica corretamente densidade, volume e gravidade.
• ❌ C) Peso P = 500 N. O peso correto é 75·10 = 750 N.
• ✅ D) E = 1000·0,04·10 = 400 N; P = 75·10 = 750 N. Como E < P, o colete sozinho é insuficiente. Para equilibrar, seria necessário deslocar 0,075 m³.
• ❌ E) Volume necessário = 0,01 m³. Esse volume não fornece empuxo suficiente para equilibrar o peso de 750 N.

2. Caiaque carregado: afunda ou flutua?

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

Dica: calcule as duas forças. Conceito central: empuxo e peso. Para revisão: empuxo e flutuabilidade. BNCC: não informado na base. Bloom: Analisar.

• ❌ A) E = 5000 N; P = 800 N. O empuxo foi calculado incorretamente; com 0,05 m³, resulta em 500 N.
• ✅ B) E = 500 N; P = 800 N. Como E < P para o volume indicado, o caiaque afunda nessa condição.
• ❌ C) E = 300 N; P = 800 N. O empuxo não corresponde à substituição dos dados na fórmula.
• ❌ D) E = 800 N; P = 500 N. Os valores foram trocados ou calculados sem respeitar os dados.
• ❌ E) E = 500 N; P = 200 N. O peso correto é 80·10 = 800 N.

3. Bexiga natatória: por que o peixe sobe?

A maioria dos peixes ósseos possui bexiga natatória, que ajuda na flutuação. Um peixe em repouso tem peso e empuxo equilibrados. Ao aumentar o volume dos gases nessa estrutura, sem variação significativa da massa, o volume do corpo aumenta e o empuxo supera o peso. Nessa situação, o empuxo aumenta porque o quê? Questão UNESP — 2012.

Dica: relacione o volume do peixe ao volume de água deslocado. Conceito central: empuxo e flutuação. Para revisão: princípio de Arquimedes. BNCC: EM13CNT204. Bloom: Compreender.

• ❌ A) É inversamente proporcional à variação do volume do corpo. É diretamente proporcional ao volume de fluido deslocado.
• ❌ B) A força peso diminui significativamente. A massa quase não muda, portanto o peso não diminui significativamente.
• ❌ C) A densidade da água ao redor aumenta. A água não precisa mudar de densidade; o volume deslocado é que aumenta.
• ❌ D) Depende da densidade do corpo, que aumenta. O empuxo depende da densidade do fluido e do volume deslocado; a densidade média do peixe tende a diminuir.
• ✅ E) Aumenta o peso da quantidade de água deslocada pelo corpo. Pelo princípio de Arquimedes, esse peso corresponde ao empuxo.

4. Caixa flutuante: qual fração fica 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 flutua e a fração do volume submersa em equilíbrio. Use E = ρ·Vdeslocado·g e P = m·g.

Dica: compare o empuxo máximo com o peso; em equilíbrio, use a razão entre peso e empuxo máximo. Conceito central: empuxo e flutuabilidade. Para revisão: flutuação em fluidos. BNCC: EM13CNT302. Bloom: Aplicar.

• ❌ A) Emax = 7,0×10³ N. O cálculo correto é 1000·0,50·10 = 5000 N.
• ❌ B) Emax = 3,0×10³ N. Esse valor não é o empuxo máximo; a caixa totalmente submersa desloca 0,50 m³ e pode receber 5000 N.
• ❌ C) A caixa não flutua. O empuxo máximo, 5000 N, supera o peso de 3000 N.
• ✅ D) Emax = 5,0×10³ N; flutua; fração submersa = 60%. Como P = 3000 N, a fração é P/Emax = 3000/5000 = 0,6.
• ❌ E) Fração submersa = 90%. A razão correta entre peso e empuxo máximo é 60%.

5. Embarcação e acessibilidade: qual é o uso indevido da Física?

Em uma atividade de educação ambiental no litoral, uma associação avalia o embarque em uma lancha. A massa total de passageiros e equipamentos permaneceria dentro do limite informado pelo fabricante, incluindo um passageiro que usa cadeira de rodas. Um organizador afirma que a massa adicional aumenta o arrasto com o quadrado da velocidade e pode fazer o barco capotar, defendendo impedir o embarque. Considerando o aumento do volume de água deslocado e que a estabilidade depende também da distribuição das massas e dos limites de projeto, qual é o uso indevido de conceitos físicos na justificativa?

Dica: diferencie arrasto, empuxo e estabilidade. Conceito central: empuxo e força de arrasto. Para revisão: massa, arrasto e estabilidade. BNCC: EM13CNT305. Bloom: Aplicar.

• ✅ A) Afirmar que o aumento da massa, por si só, gera arrasto capaz de causar capotamento, sem considerar empuxo e estabilidade. Arrasto depende também de velocidade, forma, área e fluido; capotamento exige analisar estabilidade e distribuição das massas.
• ❌ B) Dizer que a massa adicional reduz o empuxo. Em equilíbrio, a embarcação desloca mais água e o empuxo aumenta, respeitados os limites.
• ❌ C) Dizer que qualquer aumento de massa causa capotamento. A linha d’água pode subir sem que isso implique capotamento.
• ❌ D) Dizer que o aumento de massa elimina a influência da velocidade no arrasto. A velocidade continua relevante para o arrasto.
• ❌ E) Afirmar que respeitar a capacidade impede qualquer alteração no centro de massa. A posição e a distribuição das massas ainda podem mudar.

6. Colete salva-vidas: que alteração reduz o risco?

Em uma feira fluvial, um monitor explica que, pelo princípio de Arquimedes, o empuxo equivale ao peso do líquido deslocado. Coletes de espuma leve aumentam o volume do usuário sem adicionar massa significativa, favorecendo um empuxo capaz de sustentar o conjunto. Qual alteração física promovida pelo colete reduz o risco de afogamento?

Dica: lembre-se de como o volume deslocado afeta o empuxo. Conceito central: princípio de Arquimedes e empuxo. Para revisão: volume deslocado e empuxo. BNCC: EM13CNT306. Bloom: Lembrar.

• ❌ A) Aumentar a densidade do conjunto. O colete reduz a densidade média; aumentá-la favoreceria o afundamento.
• ❌ B) Diminuir o empuxo. O colete busca aumentar o empuxo disponível.
• ❌ C) Neutralizar totalmente o peso aparente. O peso real permanece; o colete aumenta o empuxo.
• ✅ D) Aumentar o volume de água deslocado pelo corpo. Com maior volume deslocado, o empuxo pode superar o peso do conjunto.
• ❌ E) Reduzir a massa total do praticante. O colete adiciona uma pequena massa; seu efeito principal é aumentar o volume deslocado.

Como transformar o gabarito em uma boa revisão?

Transformo o gabarito em revisão quando peço que os alunos expliquem por que cada alternativa está certa ou errada, em vez de apenas copiar a letra. Nas questões numéricas, vale conferir unidades e pedir que indiquem qual volume foi usado; nas conceituais, é útil solicitar uma justificativa apoiada no princípio de Arquimedes. Para variar a atividade, posso trocar a massa ou o volume e perguntar como a conclusão muda, mantendo os demais dados. A plataforma GeraProva ajuda a criar provas e organizar questões, mas eu sempre confiro a precisão do enunciado, do cálculo e do gabarito. Essa revisão final também permite adequar o vocabulário e a dificuldade à turma, além de selecionar habilidades e conceitos que ainda precisam de retomada.

Uma boa correção não precisa terminar quando aparece a resposta certa. Eu aproveito os erros mais frequentes para retomar a diferença entre massa e peso, entre volume do objeto e volume deslocado e entre empuxo máximo e empuxo no equilíbrio.

As questões servem como apoio e podem ser adaptadas à realidade da sua turma; confira dados e unidades antes de aplicar. Se quiser economizar tempo na preparação de atividades, experimente o GeraProva e veja se a ferramenta combina com seu jeito de ensinar.