Durante um treinamento de segurança para travessias em rio, participantes analisam a escolha de coletes…

Questão

Durante um treinamento de segurança para travessias em rio, participantes analisam a escolha de coletes salva-vidas. No modelo adotado, uma pessoa de massa 60 kg e volume corporal de 0,058 m^3 cai na água e permanece totalmente submersa. Considere a densidade da água igual a 1 000 kg/m^3 e g = 10 m/s^2. O empuxo é calculado por F_b = rho x g x V. Para que uma pessoa inconsciente seja mantida na superfície, o protocolo exige que, além de compensar a tendência de afundamento do corpo, o colete produza uma força resultante vertical para cima de pelo menos 50 N. O volume de ar indicado no colete corresponde ao volume adicional que desloca água. Analise os dados do treinamento e determine o volume mínimo de ar que o colete deve possuir para atender ao protocolo de segurança.

1. A) Utilizar um colete com volume de ar de, no mínimo, 0,005 m^3.
2. B) Utilizar um colete com volume de ar de, no mínimo, 0,058 m^3.
3. C) Utilizar um colete com volume de ar de, no mínimo, 0,007 m^3.
4. D) Utilizar um colete com volume de ar de, no mínimo, 0,006 m^3.
5. E) Utilizar um colete com volume de ar de, no mínimo, 0,002 m^3.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Calcule o peso da pessoa: P = m x g = 60 x 10 = 600 N. Passo 2: Calcule o empuxo com a pessoa totalmente submersa, sem colete: E = 1000 x 10 x 0,058 = 580 N. Passo 3: Como o empuxo (580 N) é menor que o peso (600 N), o corpo tende a afundar com força de 20 N (600 - 580 = 20 N). Passo 4: O protocolo exige uma resultante vertical para cima de pelo menos 50 N. Assim, o empuxo total precisa ser de pelo menos 600 + 50 = 650 N. Passo 5: O colete deve fornecer um empuxo adicional de 650 - 580 = 70 N, pois precisa cobrir os 20 N de afundamento e ainda gerar os 50 N exigidos. Passo 6: Como o empuxo adicional é água deslocada pelo ar do colete, V = 70 / (1000 x 10) = 0,007 m^3. Passo 7: Conferência: com 0,007 m^3, o empuxo total é 580 + 70 = 650 N, e a resultante é 650 - 600 = 50 N, exatamente o mínimo exigido. Passo 8: Por que as outras estão erradas: A (0,005 m^3) gera apenas 50 N extras, o que cobre a exigência de 50 N, mas ignora o afundamento de 20 N; B (0,058 m^3) confunde o volume do corpo com o volume de ar do colete; D (0,006 m^3) gera 60 N extras e não corresponde ao cálculo correto de 70 N; E (0,002 m^3) gera 20 N extras, que só compensam o afundamento, sem atender aos 50 N do protocolo. Passo 9: Portanto, a alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Calcule o empuxo do corpo e determine o volume de ar necessário para gerar a força extra de 50 N.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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