Física com o BFTente resolver cada exercício antes de abrir a resposta. As resoluções ficam disponíveis logo abaixo de cada questão.
Questões desta lista
Questão 1
UFSM 2025A obtenção de energia a partir da combustão do carvão e do petróleo resulta na emissão de gases que contribuem para o aquecimento global. Para reduzir essas emissões, o uso de fontes renováveis de energia tem crescido nas últimas décadas. Entretanto, nenhuma delas é isenta de impactos ambientais. Uma usina hidrelétrica, por exemplo, pode causar alterações locais no clima, na flora e na fauna, além de atividades sísmicas geradas pela pressão da água sobre o substrato rochoso do reservatório. No caso da usina de Itaipu, a profundidade do reservatório tem, em média, cerca de 20 m, embora, em certos locais, possa chegar a 170 m. A área ao redor do reservatório é monitorada, mas nenhum abalo sísmico foi detectado até agora. Dado que 1atm≈105 N / m2, a pressão sobre o leito do reservatório devida apenas ao peso da água nas regiões de maior profundidade é (em atm) de aproximadamente
Ver resposta e resolução da questão 1
Resposta: C
A pressão exercida pela água sobre o leito do reservatório é determinada pela pressão hidrostática, isto é, pela pressão causada pelo peso da coluna de líquido acima do ponto considerado. Essa pressão depende da densidade da água, da aceleração da gravidade e da profundidade:
\[P = dgh = 10^{3} \cdot 10 \cdot 170 = 17 \cdot 10^{5} \text{N} / m^{2} = 17 atm\]
Nessa expressão, d representa a densidade da água, aproximadamente 103 kg/m3; g é a aceleração da gravidade, aproximada por 10 m/s2; e h é a profundidade do reservatório, que, na região mais profunda, vale 170 m. Assim, a pressão hidrostática calculada é 17 · 105 N/m2.
Como 1 atm ≈ 105 N/m2, basta dividir esse valor por 105 para expressá-lo em atmosferas. O resultado é aproximadamente 17 atm. Portanto, a alternativa correta é c) 17.
Questão 2
UFRGS 2025A pressão na superfície de uma piscina, com 3 m de profundidade e com água até a borda, é a pressão atmosférica Patm = 101 kPa.
Considere o módulo da aceleração da gravidade, g, igual a 10 m/s2 e a massa específica da água ρ = 103 kg / m3. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A pressão absoluta em um ponto a uma profundidade de 2 m vale __________ kPa, e o valor da pressão manométrica nesse mesmo ponto é __________ kPa.
Ver resposta e resolução da questão 2
Resposta: B
A profundidade considerada é de 2 m, medida a partir da superfície da água. Como a água está em repouso, a pressão exercida pela coluna líquida é determinada pela relação hidrostática. Essa pressão é chamada de pressão manométrica ou pressão hidrostática, pois representa apenas o acréscimo de pressão causado pela água acima do ponto analisado.
A pressão manométrica (Ph) é a pressão apenas da coluna d’água, dada pelo produto da densidade \(\left(\rho\right) ,\) aceleração da gravidade (g) e profundidade (h).
A massa específica da água é \(\rho\), a aceleração da gravidade é \(g\) e a profundidade do ponto é \(h\). Portanto, utiliza-se a expressão que relaciona essas três grandezas:
\[P_{h} = \rho \cdot g \cdot h = 10^{3} \text{kg} / m^{3} \cdot 10 \text{m} / s^{2} \cdot 2 \text{m}\] \[P_{h} = 2 \cdot 10^{4} \text{Pa} = 20000 \text{Pa} = 20 \text{kPa}\]
O resultado é inicialmente obtido em pascals, unidade do Sistema Internacional. Como \(1 \text{kPa} = 10^{3} \text{Pa}\), a pressão de 20 000 Pa corresponde a 20 kPa. Assim, a pressão manométrica no ponto situado a 2 m de profundidade é 20 kPa.
Já a pressão absoluta (Pabs) de um ponto no interior da água é a soma da pressão atmosférica (Patm) com a pressão manométrica ou hidrostática (Ph).
A pressão absoluta inclui tanto a pressão atmosférica que atua na superfície da piscina quanto o aumento de pressão produzido pela coluna de água. Por isso, para determinar seu valor, soma-se a pressão atmosférica fornecida no enunciado, 101 kPa, à pressão manométrica calculada, 20 kPa.
\[P_{\text{abs}} = P_{h} + P_{\text{atm}} = 20 \text{kPa} + 101 \text{kPa}\] \[P_{\text{abs}} = 121 \text{kPa}\]
Logo, a pressão absoluta é 121 kPa e a pressão manométrica é 20 kPa. Esses valores correspondem à alternativa b) 121 – 20.
Questão 3
EsPCEx 2025Ao nível do mar, três recipientes R1, R2 e R3 abertos, de formatos diferentes mas com a mesma altura, foram totalmente preenchidos com o mesmo líquido. Sabendo que as áreas da base de R2 e R3 são iguais entre si e menores do que a área da base de R1, e que a área do topo de R2 e R1 são iguais entre si e menores do que a área do topo de R3, podemos afirmar que
Ver resposta e resolução da questão 3
Resposta: E
Em um líquido em equilíbrio, a pressão em um ponto situado a uma profundidade h abaixo da superfície livre é determinada pela pressão atmosférica exercida sobre o líquido e pela pressão hidrostática produzida pela coluna de líquido acima desse ponto. Essa relação é expressa por:
\[P = P_{\text{atm}} + dgh\]
Nessa expressão, P representa a pressão no ponto considerado, Patm é a pressão atmosférica, d é a densidade do líquido, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da coluna de líquido acima do ponto. A área do recipiente não aparece nessa relação.
Como os três recipientes estão abertos, a pressão atmosférica que atua sobre a superfície do líquido é a mesma nos três casos. Além disso, eles contêm o mesmo líquido, portanto a densidade é igual, e possuem a mesma altura de líquido, de modo que a coluna acima da base também tem a mesma altura. Consequentemente, a pressão na base é igual nos três recipientes, mesmo que seus formatos e suas áreas de base e de topo sejam diferentes.
Assim, a pressão na base não depende da área do topo do recipiente; ela depende da pressão atmosférica, da densidade do líquido, da aceleração da gravidade e da altura da coluna de líquido. Portanto, a alternativa correta é e) a pressão na base dos recipientes independe da área dos topos.
Questão 4
ENEM 2025A laje de um depósito de bebidas tem 50 m2 de área útil de armazenamento e foi projetada para suportar pressões de até 104 Pa. O gerente do estabelecimento pretende armazenar um produto cuja densidade é 1250 kg/m3. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2.
A altura máxima, em metro, de empilhamento do produto que essa laje é capaz de suportar é
Ver resposta e resolução da questão 4
Resposta: C
Para encontrar a altura máxima de empilhamento que a estrutura consegue suportar, é fundamental estabelecer a relação entre a pressão admissível e as características físicas do material armazenado. A pressão exercida sobre uma superfície plana horizontal corresponde à razão entre a força vertical aplicada, que neste caso equivale ao peso total da carga, e a área de contato.
\[P = \frac{F}{A} = \frac{mg}{A} = \frac{dVg}{A} = \frac{d \cancel{A} hg}{\cancel{A}} = dhg\]
Nessa cadeia de igualdades, substituímos a força pelo produto da massa pela aceleração da gravidade e utilizamos a definição de densidade para expressar a massa em função do volume. Considerando que o produto é empilhado formando um prisma retangular sobre a laje, seu volume pode ser calculado como o produto da área da base pela altura da coluna. Ao observar a expressão final, nota-se que a área se cancela algebricamente, demonstrando que a pressão de pilha depende exclusivamente da densidade do material, da gravidade local e da altura da camada, sendo independente da extensão horizontal da superfície.
\[10^{4} = 1250 \cdot h \cdot 10\]
Com a fórmula estabelecida, procedemos à substituição dos valores fornecidos pelo enunciado. A pressão limite de ruptura da laje é igualada ao produto da densidade do produto, da incógnita altura e da aceleração gravitacional adotada. Realizando as operações aritméticas necessárias para isolar a variável h, obtemos o resultado numérico que indica a espessura máxima permitida.
\[h = 0.80 m\]
O cálculo confirma que a laje suportará uma camada de empilhamento com espessura exata de oitenta centímetros.
Questão 5
EEAR 2025Um técnico do laboratório de Física decidiu preparar uma atividade para os alunos, pegou na prateleira dois frascos contento líquidos imiscíveis, A e B. Observando os dados no notebook, reparou que as únicas informações que tinha sobre os líquidos eram gráficos da massa (m) em função do volume (V), conforme mostrado na figura a seguir. O técnico verteu quantidades diferentes destes líquidos em um recipiente e aguardou até que ocorresse o equilíbrio hidrostático. Após alcançar o equilíbrio, anotou as alturas finais de cada líquido sem identificá‐los, conforme mostrado também na figura.
Qual o valor da pressão, em Pa, no fundo do recipiente?
Adote a intensidade da aceleração da gravidade no local igual a 10 m/s2 e desconsidere a pressão atmosférica.
Ver resposta e resolução da questão 5
Resposta: D
Densidade dos líquidos
A densidade é definida como a razão entre a massa e o volume:
Isso significa que, no gráfico da massa em função do volume, a densidade pode ser obtida pela razão entre um valor de massa e o respectivo valor de volume. Para o líquido I, o gráfico fornece, por exemplo, massa de 24 g para volume de 20 cm³:
\[d_{I} = \frac{m_{I}}{V_{I}} = \frac{24 \text{g}}{20 cm^{3}} = 1.2 \cdot 10^{3} \text{kg} / m^{3}\]
Na última igualdade, a unidade foi convertida para o Sistema Internacional. Como \(cm^{3}\) corresponde a \(m^{3}\) em uma conversão que produz o fator adequado, a densidade do líquido I é \(1.2 \cdot 10^{3} \text{kg} / m^{3}\)
Para o líquido II, o gráfico fornece massa de 16 g para o mesmo volume de 20 cm³:
\[d_{\text{II}} = \frac{m_{\text{II}}}{V_{\text{II}}} = \frac{16 \text{g}}{20 cm^{3}} = 0.8 \cdot 10^{3} \text{kg} / m^{3}\]
Assim, o líquido I é o mais denso e, por ser imiscível com o líquido II, ocupa a camada inferior do recipiente. De acordo com as alturas indicadas na figura, a camada do líquido I tem altura \(h_{I} = 0.2 \text{m}\), enquanto a camada do líquido II tem altura \(h_{\text{II}} = 0.1 \text{m}\)
Pressão no fundo do recipiente
Como a pressão atmosférica deve ser desconsiderada, a pressão no fundo é determinada apenas pelo peso das duas colunas de líquido. A pressão hidrostática produzida por uma camada é dada pelo produto entre sua densidade, a aceleração da gravidade e sua altura. Portanto, as contribuições das duas camadas devem ser somadas:
\[p = d_{I} gh_{I} + d_{\text{II}} gh_{\text{II}}\]
Nessa expressão, \(p\) é a pressão no fundo, \(d\) representa a densidade de cada líquido, \(g\) é a aceleração da gravidade e \(h\) é a altura correspondente à camada analisada. Substituindo as densidades, as alturas e \(g = 10 \text{m} / s^{2}\), obtém-se:
\[p = 1.2 \cdot 10^{3} \cdot 10 \cdot 0.2 + 0.8 \cdot 10^{3} \cdot 10 \cdot 0.1\]
O primeiro termo corresponde à pressão causada pela coluna do líquido I, e o segundo termo corresponde à pressão causada pela coluna do líquido II. Efetuando os produtos e somando as duas contribuições:
\[p = 0.32 \cdot 10^{4} \text{Pa}\]
Logo, a pressão no fundo do recipiente é 0,32 · 104 Pa. Portanto, a alternativa correta é D.
Questão 6
UFPR 2024Uma plataforma plana horizontal tem uma área A. Sobre ela, é colocado um objeto de massa m constante, que fica estático no local, sujeito apenas à força gravitacional e à força exercida pela plataforma. As forças envolvidas no problema são todas orientadas perpendicularmente à plataforma. O objeto exerce uma pressão de valor P = 2,0×104 Pa sobre a plataforma, e a massa do objeto vale m = 600g.
Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da área A da plataforma.
Dado: g = 10 m/s2.
Ver resposta e resolução da questão 6
Resposta: A
Como o objeto permanece estático, a força resultante na direção perpendicular à plataforma é nula. Portanto, o módulo da força normal exercida pela plataforma sobre o objeto é igual ao módulo da força peso. Assim, a força que o objeto exerce sobre a plataforma tem módulo igual a mg.
A pressão é definida como a razão entre a força perpendicular aplicada e a área sobre a qual essa força se distribui. Nesse caso, a força aplicada é o peso do objeto:
\[P = \frac{mg}{A}\]
Nessa expressão, P representa a pressão, m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e A é a área da plataforma. Isolando a área, multiplicamos os dois lados por A e, em seguida, dividimos por P:
\[A = \frac{mg}{P} = \frac{600 \times 10^{- 3} \cdot 10}{2 \times 10^{4}} = 3 \cancel{000} \times 1 \cancel{0^{- 3}} \cdot 10^{- 4}\]
Na substituição, a massa foi convertida de gramas para quilogramas, pois a unidade do Sistema Internacional para massa é o quilograma: 600 g corresponde a 600 × 10−3 kg. Também foram utilizados g = 10 m/s2 e P = 2,0 × 104 Pa. A unidade pascal equivale a N/m2, de modo que o resultado da divisão da força pela pressão fornece uma área em metros quadrados.
Após realizar as substituições e simplificar as potências de 10, obtém-se:
\[A = 3 \times 10^{- 4} m^{2 }\]
Logo, a área da plataforma é igual a 3 × 10−4 m2. Portanto, a alternativa correta é a a).
Questão 7
UECE 2023Os pulmões fazem parte do sistema respiratório, desempenhando um importante papel nas trocas gasosas, que são vitais para o bom funcionamento de nosso corpo. Eles apresentam formato cônico e estão localizados na caixa torácica. Os pulmões apresentam alvéolos pulmonares, pequenas bolsas parecidas com favos de mel, que podem ser encontrados em colmeias. As trocas gasosas entre os pulmões (meio interno) e o ambiente (meio externo) ocorrem por diferença de pressão. A esse respeito, é correto afirma que
Ver resposta e resolução da questão 7
Resposta: A
A afirmação está correta pois o processo de inspiração é regido por princípios físicos de pressão e volume. Quando a caixa torácica se expande, ocorre um aumento no volume pulmonar, o que resulta em uma redução da pressão interna do ar em comparação com a pressão atmosférica externa. Essa diferença de gradiente faz com que o ar flua naturalmente para dentro dos pulmões.
Em contrapartida, durante a expiração, o movimento de contração da caixa torácica reduz o volume interno, elevando a pressão do ar nos pulmões para um nível superior ao do ambiente, o que impulsiona a saída do ar.
As variações nas pressões interna e externa são dinâmicas e trabalham em conjunto para permitir o fluxo contínuo de gases. Além disso, fatores ambientais influenciam esse equilíbrio, como ocorre em altitudes elevadas, onde a pressão atmosférica é naturalmente mais baixa do que ao nível do mar.
Questão 8
UDESC 2023Um mergulhador submerso, a 10 metros embaixo d’água, usou um tubo conectado à superfície para respirar. Considere que a densidade da água é 1.000 kg/m3.
Assinale a alternativa que corresponde à diferença de pressão aproximada que a água exerce sobre os pulmões em relação ao ar externo, que está a pressão atmosférica, e a justificativa de o porquê é perigoso fazer isso:
Ver resposta e resolução da questão 8
Resposta: B
A diferença de pressão entre a água na profundidade considerada e o ar externo é determinada pela pressão hidrostática exercida pela coluna de água acima do mergulhador. Essa pressão depende da densidade da água, da aceleração da gravidade e da profundidade:
\[\Delta P = d_{A} g h\]
Nessa relação, \[\Delta P\] representa a diferença de pressão, \[d_{A}\] é a densidade da água, \[g\] é a aceleração da gravidade e \[h\] é a profundidade. Usando \[d_{A} = 1000\] kg/m3, \[g \approx 10\] m/s2 e \[h = 10\] m, a substituição dos valores fornece:
\[\Delta P = 1000 \cdot 10 \cdot 10\]
O produto resulta em uma diferença de pressão de
\[\Delta P = 10^{5} P a = 1 a t m\]
Essa é a pressão adicional exercida pela água, além da pressão atmosférica que também atua na superfície da água. Portanto, em relação ao ar externo à pressão atmosférica, a diferença de pressão é de aproximadamente 1 atm.
É perigoso respirar por um tubo ligado à superfície nessa profundidade porque a pressão externa da água sobre o peito é maior que a pressão interna do ar nos pulmões. Essa diferença de pressões comprime o tórax e dificulta a expansão dos pulmões durante a inspiração, exigindo um esforço respiratório muito maior.
Assim, a alternativa correta é b) 1 atm, como a pressão da água sobre o peito do mergulhador é maior que a pressão interna do ar, dificulta a expansão dos pulmões para inspirar.
Questão 9
PUC RJ 2023Dois garrafões idênticos são mantidos abertos à atmosfera e estão conectados através de um tubo muito fino. A válvula que os conecta se encontra inicialmente fechada, como mostrado na figura. O garrafão da esquerda é preenchido por um óleo de densidade 0,8×103 kg / m3, e o da direita é preenchido com água, cuja densidade é 1,0×103 kg / m3, até ambos terem seus líquidos numa altura de 1,0 metro em relação ao fundo dos garrafões. A válvula, então, é aberta.
Dado: g = 10 m/s2
Após um tempo suficiente para que o sistema fique estático, qual é a altura final, em metros, da coluna de água à direita em relação ao fundo do garrafão?
Ver resposta e resolução da questão 9
Resposta: B
Quando a válvula é aberta, os líquidos se movimentam até que o sistema atinja o equilíbrio hidrostático. Nesse estado, a pressão em pontos situados no mesmo nível e conectados pelo líquido deve ser igual. Consideraremos os pontos \(E\) e \(D\), localizados no fundo dos garrafões.
Como ambos os garrafões estão abertos à atmosfera, a pressão exercida pela atmosfera atua sobre as superfícies livres dos dois líquidos. Assim, a pressão no fundo de cada garrafão é composta pela pressão atmosférica mais a pressão exercida pela coluna de líquido acima do ponto considerado.
Igualando as pressões nos pontos \(E\) e \(D\), temos:
\[P_{E} = P_{D}\]
À esquerda, a coluna de óleo possui altura inicial de 1 metro e, após o equilíbrio, a coluna de água que permanece acima do ponto \(E\) possui altura \(h_E\). À direita, a coluna de água possui altura \(h_D\). Portanto, usando a relação hidrostática \(P=P_{\mathrm{atm}}+\rho gh\), escrevemos:
\[\cancel{P_{\text{atm}}} + d_{oleo } \cancel{g} \cdot 1 + d_{agua } \cancel{g} h_{E} = \cancel{P_{\text{atm}}} + d_{água } \cancel{g } h_{D}\]
Os termos correspondentes à pressão atmosférica e à aceleração da gravidade aparecem nos dois lados da igualdade. Por isso, eles podem ser cancelados. Em seguida, substituímos as densidades do óleo e da água, respectivamente, por \(0,8\cdot10^3\) kg/m³ e \(1,0\cdot10^3\) kg/m³:
\[0.8 \cdot \cancel{10^{3}} \cdot 1 + 1.0 \cdot \cancel{10^{3}} h_{E} = 1.0 \cdot \cancel{10^{3}} h_{D}\]
Após dividir todos os termos pelo fator comum \(1,0\cdot10^3\), obtemos a relação entre as alturas:
\[0.8 + h_{E} = h_{D} \left(l\right)\]
Além da condição de equilíbrio das pressões, é necessário usar a conservação do volume dos líquidos. Como os garrafões são idênticos e inicialmente cada líquido ocupava uma altura de 1 metro, a soma das alturas finais das colunas é igual a 2 metros:
\[1 + h_{E} + h_{D} = 2\]
Subtraindo 1 dos dois lados, isolamos \(h_E\) em função de \(h_D\):
\[h_{E} = 1 – h_{D} (\text{II})\]
Substituindo essa expressão na relação de equilíbrio das pressões, obtemos:
\[0.8 + 1 – h_{D} = h_{D}\]
Reunindo os termos constantes no primeiro membro e os termos que contêm \(h_D\) no segundo membro:
\[1.8 = 2 h_{D}\]
Dividindo ambos os lados por 2, determinamos a altura final da coluna de água no garrafão da direita:
\[h_{D} = 0.9 \text{m}\]
Logo, a altura final da coluna de água é 0,9 m, correspondente à alternativa b).
Questão 10
PUC RJ 2023A pressão atmosférica na superfície de um lago é igual 1,0×105 Pa. Um mergulhador experimental mergulha nesse lago até uma profundidade tal, que a pressão total sentida por ele é o triplo da pressão atmosférica externa.
Qual é a profundidade, em metros, em que se encontra o mergulhador?
Dados:
g = 10 m/s2
Densidade da água = 1,0 g/cm3
Ver resposta e resolução da questão 10
Resposta: A
Para determinar a profundidade, utiliza-se a relação da pressão total em um ponto situado a uma profundidade h em um líquido:
A pressão total é a soma da pressão atmosférica exercida na superfície com a pressão hidrostática exercida pela coluna de água. Nessa expressão, d representa a densidade da água, g é a aceleração da gravidade e h é a profundidade do mergulhador.
\[P = P_{\text{atm}} + dgh\] \[3 P_{\text{atm}} = P_{\text{atm}} + dhg\] \[h = \frac{2 P_{\text{atm}}}{dg}\] \[h = \frac{2 \cdot 10^{5}}{10^{3} \cdot 10}\] \[h = 20 \text{m}\]
Na segunda igualdade, foi utilizado o fato de que a pressão total sentida pelo mergulhador é o triplo da pressão atmosférica, portanto P = 3Patm. Ao substituir essa condição na expressão da pressão, obtém-se:
3Patm = Patm + dgh
Subtraindo Patm dos dois lados, resulta:
2Patm = dgh
Isolando a profundidade, divide-se ambos os lados por dg, o que fornece h = 2Patm/(dg). Para realizar a substituição numérica corretamente, a densidade deve estar expressa no Sistema Internacional. Como 1,0 g/cm3 corresponde a 1,0 × 103 kg/m3, utilizam-se Patm = 1,0 × 105 Pa, d = 1,0 × 103 kg/m3 e g = 10 m/s2.
Assim, a profundidade encontrada é 20 m. Portanto, a alternativa correta é a) 20.
