Ciências da NaturezaHidrostática e Hidrodinâmica (Pressão, Empuxo e Fluidos)Médio

Questão de Hidrostática e Hidrodinâmica (Pressão, Empuxo e Fluidos) — ENEM

Um cubo metálico de volume 500 cm³ e massa 400 g é colocado em um recipiente com água (ρ_água = 1,0 g/cm³). Adote g = 10 m/s². Qual é a relação entre o empuxo e o peso do cubo e o que acontece com ele?
AE = 4 N, P = 5 N → E > P → flutua.
BE = 5 N, P = 4 N → E > P → flutua.
CE = 5 N, P = 5 N → E = P → fica em equilíbrio na superfície.
DE = 4 N, P = 4 N → E = P → fica suspenso em qualquer posição.
EE = 5 N, P = 4 N → E > P — mas o objeto está completamente submerso, portanto flutua com parte fora da água.

Gabarito comentado

Quando E > P para o volume total, o objeto flutua — submerge apenas a fração V_sub = P/(ρ_água × g) do volume. Aqui: V_sub = 4/(1000 × 10) m³ = 4 × 10⁻⁴ m³ = 400 cm³. O cubo emerge 100 cm³ (20% do volume) para fora da água — exatamente o necessário para reduzir o empuxo efetivo até igualar o peso.

Resolução passo a passo

Empuxo (quando totalmente submerso): E = ρ_água × V × g = 1,0 g/cm³ × 500 cm³ × 10 m/s² = 5.000 g·cm²/s² → convertendo: 5.000 × 10⁻³ N = 5 N. Peso: P = m × g = 0,400 kg × 10 = 4 N. Como E (5 N) > P (4 N), o objeto flutua — não afunda totalmente. A alternativa B apresenta corretamente E = 5 N e P = 4 N. A A inverte os valores. C exige ρ_objeto = ρ_água. D é fisicamente impossível com esses números. E descreve parcialmente correto, mas a flutuação com parte fora da água ocorre quando o objeto não está completamente submerso.

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