Em uma atividade de Física em uma piscina, estudantes compararam duas boias de mesmo formato e mesmo tamanho…

Questão

Em uma atividade de Física em uma piscina, estudantes compararam duas boias de mesmo formato e mesmo tamanho. Uma delas estava vazia; a outra continha um lastro bem distribuído. Após ajustar as boias para que apresentassem a mesma área submersa, os estudantes aplicaram a cada uma a mesma força horizontal, durante o mesmo intervalo de tempo, usando um dinamômetro. A água estava em repouso, e a comparação foi feita nos primeiros instantes do movimento, antes que diferenças de resistência da água se tornassem relevantes. A boia com lastro apresentou menor variação de velocidade. Com base nessa situação, qual conceito explica principalmente a menor variação de velocidade da boia com lastro?

1. A) A força aplicada à boia com lastro se dissipa na água antes de produzir uma aceleração significativa.
2. B) A maior pressão da água sobre a boia com lastro reduz diretamente sua aceleração durante o empurrão.
3. C) A menor densidade média da boia com lastro faz a força aplicada produzir pouca aceleração.
4. D) A boia com lastro recebe menor impulso, embora o dinamômetro aplique a mesma força pelo mesmo intervalo.
5. E) A maior massa da boia com lastro produz maior resistência à variação de seu movimento, de acordo com a segunda lei de Newton.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Como as duas boias recebem a mesma força horizontal F durante o mesmo intervalo de tempo t, ambas recebem o mesmo impulso (I = F·t). Pelo teorema do impulso, esse impulso é igual à variação da quantidade de movimento (I = m·Δv), e a comparação é feita nos primeiros instantes, em que a resistência da água ainda é desprezível.
2. Como o impulso é o mesmo e a boia com lastro tem maior massa, a variação de velocidade é menor (Δv = I/m). Pela segunda lei de Newton (F = m·a), com a mesma força resultante, a aceleração é inversamente proportional à massa. Logo, a massa maior oferece mais inércia, ou seja, mais resistência à variação do movimento.
3. A alternativa E descreve exatamente isso, por isso está correta, e confere com o gabarito oficial.
4. A alternativa A está errada, porque a força aplicada não se perde na água nos primeiros instantes; a enunciado diz que a resistência da água ainda não é relevante.
5. A alternativa B está errada, porque a pressão da água atua perpendicularmente às superfícies e não é a força horizontal que se opõe ao empurrão; além disso, não é ela que determina a aceleração no sentido do movimento.
6. A alternativa C está errada, porque o lastro aumenta a massa e, portanto, a densidade média da boia com lastro é maior, não menor.
7. A alternativa D está errada, porque, como a força e o tempo são iguais, o impulso também é igual; o que muda é a variação de velocidade, que depende da massa.

💡 Dica: Busque a grandeza que dificulta mudar o movimento.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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