Ciências da NaturezaMecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia)Difícil

Questão de Mecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia) — ENEM

Em um programa de pesquisa ambiental voltado ao monitoramento de recifes de corais na costa nordestina, mergulhadores equipados com instrumentos de medição coletam dados sobre a pressão total que o ambiente submergido exerce sobre o corpo humano. A pressão total num ponto submerso é a soma da pressão atmosférica, exercida pela coluna de ar acima da superfície, com a pressão hidrostática da coluna de água, expressa por P_hidro = ρ · g · h, em que ρ é a massa específica da água do mar, g é a aceleração da gravidade e h é a profundidade. A pressão atmosférica ao nível do mar é de 100 000 pascals; a massa específica da água do mar é de 1025 quilogramas por metro cúbico; a aceleração da gravidade é de 10 metros por segundo ao quadrado; e o mergulhador desceu a uma profundidade de 15 metros. Esses dados subsidiam pesquisas sobre o comportamento fisiológico dos mergulhadores e a sustentabilidade dos recifes. Qual é a pressão total nessa profundidade?
A100 000 Pa
B115 375 Pa
C153 750 Pa
D253 750 Pa
E1 637 500 Pa

Gabarito comentado

A pressão total em um ponto submerso resulta da soma da pressão atmosférica com a pressão hidrostática da coluna de água. Como ρ da água do mar é ligeiramente maior que a da água doce, a pressão cresce mais rapidamente com a profundidade. Esse princípio é indispensável para planejar mergulhos seguros, dimensionar equipamentos de pressão e compreender os efeitos fisiológicos da imersão em atividades de pesquisa ambiental.

Resolução passo a passo

A pressão total na profundidade h é P_total = P_atm + ρ · g · h. Calculando a pressão hidrostática: P_hidro = 1025 × 10 × 15 = 153 750 pascals. Somando à pressão atmosférica: P_total = 100 000 + 153 750 = 253 750 pascals. O valor 100 000 Pa considera apenas a pressão atmosférica, omitindo a coluna de água; 115 375 Pa adiciona somente metade da profundidade; 153 750 Pa informa apenas a pressão hidrostática, sem incluir a pressão atmosférica; 1 637 500 Pa multiplica erroneamente os três fatores por 100. Apenas 253 750 Pa soma corretamente pressão atmosférica e pressão hidrostática, sendo a pressão total sobre o mergulhador a 15 metros de profundidade.

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