Exercícios sobre empuxo: 6 questões com gabarito comentado

Quando trabalho empuxo com uma turma, começo por uma pergunta que parece simples: por que um barco pesado flutua, enquanto uma pedra afunda? A conversa ajuda a revelar a ideia central antes de chegar às fórmulas. Depois, uso situações próximas dos estudantes, como caiaques, boias e coletes salva-vidas, para ligar o princípio de Arquimedes a decisões concretas.

Também percebi que a dificuldade nem sempre está em substituir valores: conversões de unidades e comparação entre empuxo e peso costumam confundir. Por isso, reuni seis exercícios sobre empuxo com alternativas e comentários para cada resposta. Eles podem servir como prática, revisão ou ponto de partida para uma avaliação, com espaço para adaptar os números ao nível da turma.

O que é empuxo e como explico a flutuação?

Empuxo é a força vertical para cima que um fluido exerce sobre um corpo total ou parcialmente imerso. Pelo princípio de Arquimedes, seu valor corresponde ao peso do fluido deslocado: E = ρ·V·g, em que ρ é a densidade do fluido, V é o volume submerso e g é a aceleração da gravidade. Para prever o comportamento de um objeto, comparo essa força com o peso P = m·g. Se o empuxo máximo possível supera o peso, o objeto pode flutuar; se fica abaixo, ele afunda. Em equilíbrio na superfície, empuxo e peso têm o mesmo valor, e a parte submersa se ajusta para isso acontecer. Eu gosto de frisar que o volume usado na fórmula é o do fluido deslocado, não necessariamente o volume total do objeto.

Uma sequência de resolução que funciona bem na lousa é:

• Identificar densidade do fluido, gravidade e volume deslocado.
• Converter unidades para o Sistema Internacional, especialmente litros para metros cúbicos.
• Calcular o empuxo e o peso separadamente.
• Comparar os resultados e justificar a conclusão.

Para dar contexto, vale lembrar que a água doce tem densidade aproximada de 1000 kg/m³ e que, nos exercícios, muitas vezes adotamos g = 10 m/s² para simplificar as contas.

Como ensino empuxo com situações do cotidiano?

Eu começo por uma situação observável e peço que a turma faça uma previsão antes de apresentar qualquer fórmula. Uma esfera oca pode flutuar enquanto outra, de mesmo tamanho e recheada de areia, afunda: o volume externo é igual, mas as massas e os pesos são diferentes. Em seguida, relaciono essa observação ao empuxo máximo, que depende do volume de fluido que o corpo consegue deslocar. Se o tempo permitir, faço uma demonstração segura com objetos impermeáveis e um recipiente com água, registrando previsões e resultados. Na conversa final, peço que os estudantes expliquem o fenômeno usando evidências, não apenas a frase “é mais leve”. Essa abordagem conecta conceito, cálculo e comunicação científica e combina com habilidades como a EM13CNT302, que envolve interpretar e comunicar resultados de análises e experimentos.

Uma pergunta útil para guiar a atividade é: “O que muda quando aumento o volume externo sem acrescentar muita massa?”. A partir das respostas, introduzo coletes salva-vidas e embarcações. Se quiser organizar uma avaliação ou uma atividade de revisão sem montar cada item do zero, o GeraProva ajuda a gerar questões e economizar tempo de preparação. Eu ainda reviso os enunciados e ajusto a linguagem à minha turma.

Como avaliar se os alunos compreenderam empuxo?

Para avaliar a compreensão, eu combino pelo menos três tipos de tarefa: explicar o princípio de Arquimedes com palavras próprias, resolver um cálculo com unidades e interpretar uma situação de flutuação. Assim, consigo separar quem memorizou E = ρ·V·g de quem entende o que representa o volume deslocado e por que o empuxo muda. Também observo erros recorrentes: usar o volume total em vez do submerso, confundir massa com peso ou concluir que um corpo flutua só porque é “leve”. Peço que cada resposta inclua uma justificativa curta e uma comparação explícita entre E e P. Questões com alternativas ajudam a localizar concepções equivocadas, desde que os distratores sejam discutidos. Na devolutiva, retomo o conceito que gerou o erro e proponho um exemplo diferente, em vez de apenas apresentar o gabarito.

Uma progressão prática é começar com reconhecimento do conceito, passar para aplicações diretas e terminar com análise de dados ou comunicação de uma conclusão. As questões a seguir trazem exemplos desses níveis, além de códigos BNCC quando disponíveis e níveis de Bloom. Para preparar atividades próprias, você pode fazer o cadastro grátis no GeraProva e adaptar o material às necessidades da sua turma.

Questões prontas com gabarito comentado

As seis questões abaixo trabalham comparação entre empuxo e peso, conversão de unidades, flutuação e aplicação do princípio de Arquimedes. Eu recomendo pedir que os estudantes registrem primeiro os cálculos e só depois escolham uma alternativa: isso torna mais fácil identificar se a dificuldade está na fórmula, na unidade ou na interpretação. Cada comentário explica por que a resposta correta funciona e por que os distratores não se sustentam. As questões informam conceito central, dica de resolução, conceito para revisão quando disponível, código BNCC e nível de Bloom; na questão sem código informado, sinalizo essa ausência em vez de inventar um. Os marcadores técnicos ao final de cada item são mantidos para a ficha correspondente. Use-os como uma sequência de prática ou selecione apenas os itens que combinam com o conteúdo já estudado pela turma.

1. Uma caixa flutuante tem massa total m = 300 kg e volume externo V = 0,50 m³. Colocada em água (ρágua = 1000 kg·m⁻³, g = 10 m·s⁻²), determine: (a) a força de empuxo máxima disponível; (b) se a caixa flutua; (c) a fração do volume submersa quando em equilíbrio. Use E = ρfluido·Vdeslocado·g e P = m·g.

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. BNCC: EM13CNT302. Bloom: Aplicar.

• ❌ A) E_máx = 7,0×10³ N. Errada: o cálculo com os dados resulta em 5000 N, não 7000 N.
• ❌ B) E_máx = 3,0×10³ N. Errada: 3000 N é o peso da caixa; o empuxo máximo é 5000 N.
• ❌ C) A caixa não flutua. Errada: como o empuxo máximo supera o peso, há volume suficiente para flutuar.
• ✅ D) E_máx = 5,0×10³ N; flutua; fração submersa = 60%. Correta: E_máx = 1000·0,50·10 = 5000 N e P = 300·10 = 3000 N. A fração submersa é P/E_máx = 0,6, ou 60%.
• ❌ E) Fração submersa = 90%. Errada: a razão entre o peso e o empuxo máximo é 3000/5000 = 60%.

2. Um caiaque com praticante total de massa 80 kg desloca 0,05 m³ de água. Dado ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², calcule o empuxo E = ρ·g·V e compare com o peso P = m·g; determine se o caiaque afunda ou flutua.

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso. Conceito central: empuxo e peso. Conceito para revisão: empuxo e flutuabilidade. BNCC: não informado. Bloom: Analisar.

• ❌ A) Empuxo = 5000 N; peso = 800 N. Errada: o volume deslocado informado dá empuxo de 500 N, não 5000 N.
• ✅ B) Empuxo = 500 N; peso = 800 N; empuxo menor que o peso, portanto afunda. Correta: E = 1000·10·0,05 = 500 N e P = 80·10 = 800 N. Para o volume deslocado indicado, o empuxo é insuficiente.
• ❌ C) Empuxo = 300 N; peso = 800 N. Errada: a substituição dos valores na fórmula resulta em 500 N.
• ❌ D) Empuxo = 800 N; peso = 500 N. Errada: troca os resultados; 800 N é o peso e 500 N é o empuxo informado.
• ❌ E) Empuxo = 500 N; peso = 200 N. Errada: o peso é 80·10 = 800 N.

3. Se as duas boias têm o mesmo tamanho, por que uma some no fundo e a outra fica na superfície? Duas esferas ocas de plástico têm volume externo de 0,80 L. A primeira tem massa de 0,60 kg e a segunda, com areia, massa de 0,90 kg. Use g = 10 m/s² e densidade da água doce igual a 1,0×10³ kg/m³. Qual frase comunica corretamente o empuxo máximo e conclui qual esfera flutua e qual afunda?

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

• ❌ A) Empuxo máximo de 0,8 N; as duas afundam. Errada: há erro de ordem de grandeza; o resultado correto é 8 N.
• ❌ B) Empuxo máximo de 8 N; a esfera de 0,90 kg flutua e a de 0,60 kg afunda. Errada: inverte a comparação entre peso e empuxo máximo.
• ❌ C) Empuxo máximo de 80 N; as duas flutuam. Errada: 0,80 L corresponde a 0,00080 m³, não a 0,80 m³.
• ❌ D) Empuxo máximo de 8 N; as duas flutuam. Errada: a esfera de 0,90 kg pesa 9 N, mais que o empuxo máximo.
• ✅ E) Empuxo máximo de 8 N; a esfera de 0,60 kg flutua e a de 0,90 kg afunda. Correta: 0,80 L = 8,0×10⁻⁴ m³ e E_máx = 1000·10·8,0×10⁻⁴ = 8 N. Os pesos são 6 N e 9 N, respectivamente.

4. 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 o empuxo e determine se o colete sozinho mantém a pessoa flutuando.

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. BNCC: não informado. Bloom: Compreender.

• ❌ A) O colete flutua com E = 400 N. Errada: embora o empuxo calculado seja 400 N, o peso de 750 N é maior; o conjunto não fica em equilíbrio com esse volume deslocado.
• ❌ B) Empuxo E = 300 N. Errada: 1000·0,04·10 resulta em 400 N.
• ❌ C) Peso P = 500 N. Errada: o peso é 75·10 = 750 N.
• ✅ D) E = 400 N; P = 750 N; E < P, portanto o colete é insuficiente. Volume necessário = 0,075 m³. Correta: para equilibrar o peso, V = P/(ρ·g) = 750/(1000·10) = 0,075 m³.
• ❌ E) Volume necessário = 0,01 m³. Errada: esse volume produziria apenas 100 N de empuxo, abaixo dos 750 N necessários.

5. Um bloco de madeira de 2 kg flutua em água. Calcule a força de empuxo sobre o bloco. Considere densidade da água = 1000 kg/m³.

Dica de resolução: para um corpo flutuando em equilíbrio, compare empuxo e peso. Conceito central: força de empuxo. Conceito para revisão: fórmula do empuxo e volume submerso. BNCC: EM13CNT205. Bloom: Aplicar.

• ❌ A) 10 N. Errada: não corresponde ao peso de 2 kg usando g = 10 m/s².
• ✅ B) 20 N. Correta: como o bloco flutua em equilíbrio, E = P = m·g = 2·10 = 20 N. A densidade e o volume não são necessários para determinar o empuxo nesse caso.
• ❌ C) 5 N. Errada: é inferior ao peso do bloco e não equilibraria sua flutuação.
• ❌ D) 15 N. Errada: o peso calculado com os dados é 20 N.
• ❌ E) 25 N. Errada: o empuxo em equilíbrio não supera o peso do bloco.

6. O princípio de Arquimedes estabelece que o empuxo sobre um corpo imerso equivale ao peso do líquido deslocado. Coletes salva-vidas de espuma leve aumentam o volume do usuário sem adicionar muita massa. Qual alteração física realizada pelo colete reduz o risco de afogamento?

Dica de resolução: pense em como o volume deslocado afeta a força de empuxo. Conceito central: princípio de Arquimedes e empuxo. Conceito para revisão: relação entre volume deslocado e força de empuxo. BNCC: EM13CNT306. Bloom: Lembrar.

• ❌ A) Aumentar a densidade do conjunto pessoa-colete. Errada: aumentar a densidade média favoreceria o afundamento; o colete a reduz.
• ❌ B) Diminuir a força de empuxo atuante sobre o corpo. Errada: o colete aumenta o empuxo disponível.
• ❌ C) Neutralizar totalmente o peso aparente do corpo submerso. Errada: o peso real permanece; o colete contribui para equilibrá-lo aumentando o empuxo.
• ✅ D) Aumentar o volume de água deslocado pelo corpo. Correta: o maior volume deslocado aumenta o empuxo e favorece a flutuação.
• ❌ E) Reduzir a massa total do praticante na água. Errada: o colete não reduz a massa do praticante; seu efeito principal é aumentar o volume deslocado com pouca massa adicional.

As questões podem precisar de pequenos ajustes conforme o conteúdo trabalhado e o perfil da turma. Se quiser experimentar a geração de atividades e provas e ganhar tempo na preparação, teste o GeraProva gratuitamente.