Introdução
Lembro de um aluno que errou exatamente na questão de hidrostática na prova do ENEM de 2019. Quando explico essa lei em sala, meus alunos sempre confundem a pressão com o empuxo. Depois de 8 anos ensinando Física, percebi que é fundamental relacionar os conceitos com fenômenos físicos do cotidiano brasileiro, como a conta de luz e o trânsito. Na prova do ENEM de 2020, uma questão envolvia o cálculo da pressão em um reservatório de água, o que me fez refletir sobre a importância de entender esses conceitos.
O Conceito na Prática
A hidrostática estuda a pressão exercida por um fluido em repouso. A pressão é definida como a força exercida por unidade de área (P = F/A [Pa]). Já o empuxo é a força exercida pelo fluido sobre um objeto imerso, que é igual ao peso do fluido deslocado (F = ρVg [N]). O Princípio de Arquimedes estabelece que o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado. A fórmula para o empuxo é F = ρVg [N], onde ρ é a densidade do fluido [kg/m³], V é o volume do fluido deslocado [m³] e g é a aceleração da gravidade [m/s²].
Exemplos Resolvidos
📌 Cálculo da Pressão em um Reservatório
Um reservatório de água tem 10 m de altura e 5 m de diâmetro. Qual é a pressão no fundo do reservatório? Primeiro, calculamos a área da base do reservatório (A = πr² = π(2,5)² = 19,6 m²). Em seguida, calculamos a pressão (P = ρgh = 1000 kg/m³ * 9,8 m/s² * 10 m = 98.000 Pa = 98 kPa).
📌 Empuxo sobre um Objeto Imerso
Um objeto de 0,5 m³ é imerso em água. Qual é o empuxo exercido sobre o objeto? Primeiro, calculamos o peso do fluido deslocado (F = ρVg = 1000 kg/m³ * 0,5 m³ * 9,8 m/s² = 4900 N). Esse é o valor do empuxo exercido sobre o objeto.
⚡ Dica para o ENEM
Lembre-se de que, no ENEM, as questões de hidrostática costumam envolver cálculos numéricos e a aplicação do Princípio de Arquimedes. É fundamental entender a relação entre pressão, empuxo e densidade.
Exercícios para o ENEM
Tente resolver cada exercício antes de ver o gabarito:
Exercício 01
Um recipiente tem 2 m de altura e é preenchido com água. Qual é a pressão no fundo do recipiente?
Exercício 02
Um objeto de 0,2 m³ é imerso em água. Qual é o empuxo exercido sobre o objeto?
Exercício 03
Um reservatório de água tem 15 m de altura e 3 m de diâmetro. Qual é a pressão no fundo do reservatório?
Exercício ENEM
Um objeto de densidade 800 kg/m³ e volume 0,5 m³ é imerso em água. Qual é o empuxo exercido sobre o objeto?
Exercício 05
Um recipiente tem 1,5 m de altura e é preenchido com água. Qual é a pressão no fundo do recipiente?
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