Uma bola flutua na superfície da água contida em um recipiente aberto para a atmosfera. A bola permanecerá com a mesma parte (inicial) submersa, afundará um pouco mais ou terá uma parte submersa menor se:
a) o recipiente for coberto e o ar em seu interior for removido?
b) o recipiente for coberto e o ar em seu interior for comprimido?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma bola que está flutuando na água dentro de um recipiente aberto para a atmosfera. Queremos saber como a parte submersa da bola vai se comportar em duas situações diferentes:
a) Quando cobrimos o recipiente e removemos o ar de dentro.
b) Quando cobrimos o recipiente e comprimimos o ar de dentro.
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre princípio de Arquimedes, que explica como objetos flutuam ou afundam em um fluido.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o princípio de Arquimedes. Ele diz que um objeto imerso em um fluido sofre uma força para cima igual ao peso do fluido que ele desloca. Em outras palavras, se a força de empuxo (para cima) for igual ao peso da bola (para baixo), a bola flutua. Se o empuxo for maior, a bola sobe; se for menor, ela afunda.

Passo 3

Agora, vamos analisar a situação inicial: a bola está flutuando com uma certa parte submersa. Isso significa que o peso da bola é igual ao peso da água deslocada pela parte submersa.
Matematicamente, podemos representar isso como:
Peso da bola = Peso da água deslocada á

Passo 4

Vamos para a parte a) da questão: o recipiente é coberto e o ar dentro é removido.
Quando removemos o ar de dentro do recipiente, criamos um vácuo parcial. Isso significa que a pressão do ar dentro do recipiente diminui.
Normalmente, a pressão atmosférica atua na superfície da água. Se reduzirmos a pressão dentro do recipiente, a pressão total na superfície da água diminui.

Passo 5

A redução da pressão na superfície da água afeta a pressão que a água exerce sobre a parte submersa da bola.
Menor pressão na superfície significa que a pressão total no fundo da parte submersa da bola também diminui.
Menor pressão resulta em menor empuxo, porque o empuxo depende da pressão exercida pela água.

Passo 6

Com um empuxo menor, a força para cima que estava equilibrando o peso da bola agora é menor.
Isso faz com que a bola precise submergir mais para deslocar mais água e equilibrar seu peso.
Portanto, a parte submersa da bola aumenta.

Passo 7

Agora, vamos analisar a parte b) da questão: o recipiente é coberto e o ar dentro é comprimido.
Comprimir o ar dentro do recipiente aumenta a pressão do ar sobre a superfície da água.
Aumentar a pressão na superfície da água faz com que a pressão total no fundo da parte submersa da bola também aumente.

Passo 8

Com um aumento na pressão, o empuxo que age sobre a bola também aumenta.
Um empuxo maior significa que a força para cima que equilibra o peso da bola é maior.
Isso faz com que a bola precise submergir menos para que a força de empuxo seja igual ao seu peso.
Portanto, a parte submersa da bola diminui.

Resposta

a) A parte submersa da bola afundará um pouco mais.
b) A parte submersa da bola será menor.

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