Empuxo-Princípio de Arquimedes
Um balão de hélio que flutua na atmosfera, carregando um pequeno peso, sobe a velocidade constante. Levando em conta que a densidade do ar decresce com a altitude e desprezando qualquer força de resistência do ar, podemos afirmar que:
- O volume do balão aumenta e o empuxo sobre o balão aumenta.
- O volume do balão não se altera e o empuxo diminui.
- O volume do balão diminui, assim como o empuxo.
- O volume do balão aumenta, mas o empuxo não se altera.
- Tanto o volume do balão quanto o empuxo permanecem constantes.
Passo 1
Vamos analisar essa questão de uma forma bem simples. Vamos usar duas equações:
A equação para a densidade do ar no interior do balão:
E a equação pro empuxo sobre o mesmo:
Passo 2
Bom, a primeira afirmativa das opções diz respeito sobre o volume do balão. Ele aumenta ou não? Ele aumenta, é claro, já que a pressão atmosférica diminui com a altura. Como a pressão exterior diminui, o balão ficará menos comprimido e se expandirá. Isso causará um aumento do seu volume.
Passo 3
E quais serão as consequências disso pra densidade e pro empuxo? Bom, a densidade vai diminuir, já que houve um aumento do volume e densidade é massa sobre o volume. A parada crucial aqui é o empuxo...
Vamos analisar a equação do empuxo:
O que acontecerá? Sabemos que ali a densidade do ar vai diminuir e o volume aumentará. Será que eles se compensarão? Irão!
Isso por que o volume do balão só aumenta conforme a densidade do ar diminui, já que a pressão atmosférica cai com a altitude da mesma forma que a densidade! Beleza?
Ou seja, o aumento do volume causa uma diminuição na densidade, que por sua vez compensa o aumento do volume.
Logo: O empuxo é mantido constante.
Resposta
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