Considere um submarino como uma casca metálica esférica oca, capaz de atingir até 1000 m de profundidade em alto-mar. Os mecanismos de submersão e emersão consistem em deslocar água para dentro e para fora de um compartimento do submarino, respectivamente. Assinale o que for correto.
(Dados: Densidade da água é
, densidade da água do mar é
, pressão atmosférica ao nível do mar é
, aceleração da gravidade é
)
- Esse submarino suporta uma pressão de 10GPa.
- Em água não salgada, esse submarino consegue atingir profundidade superior a 1000m.
- A submersão e a emersão do submarino podem ser reguladas pela resultante do empuxo sobre ele e do peso dele.
- Caso esse submarino esteja em uma região com presença de campo elétrico não nulo e homogêneo, o campo elétrico observado dentro do submarino será inversamente proporcional à distância das extremidades dessa embarcação.
- Submarinos utilizam ondas eletromagnéticas para detectar objetos em alto-mar, empregando sonares.
(Dados: Densidade da água é
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre um submarino esférico que pode mergulhar até 1000 metros de profundidade no mar. A ideia é analisar cinco afirmações e ver quais estão corretas. Vamos precisar usar conceitos de física como pressão, densidade, empuxo e alguns outros para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a pressão que o submarino precisa suportar. A pressão aumenta com a profundidade devido ao peso da água sobre ele. A fórmula para calcular a pressão em uma certa profundidade é:
Onde:
-
é a pressão atmosférica ao nível do mar, -
é a densidade da água do mar, -
é a aceleração da gravidade, -
é a profundidade.
Substituindo os valores dados:
Calculando:
Isso dá uma pressão de aproximadamente
, ou seja, cerca de 10,2 MPa, não 10 GPa.
Passo 3
Agora, sobre a profundidade em água não salgada. A densidade da água doce é menor (
) comparada à água do mar (
), o que significa que a pressão aumenta menos em água doce. Portanto, o submarino, que suporta até 10,2 MPa, poderia ir mais fundo em água doce antes de atingir sua capacidade máxima de pressão.
Passo 4
Vamos falar sobre submersão e emersão. O empuxo é a força que a água exerce para cima no submarino, e o peso é a força para baixo devido à gravidade. Regulando a quantidade de água deslocada no compartimento, o submarino pode controlar o empuxo e, consequentemente, subir ou descer na água.
Passo 5
Sobre o campo elétrico dentro do submarino: se há um campo elétrico externo, dentro de uma estrutura metálica fechada como o submarino, o campo elétrico interno será zero devido ao efeito de blindagem. Então, não seria inversamente proporcional à distância das extremidades, mas simplesmente nulo.
Passo 6
Por fim, sobre o sonar: Sonar utiliza ondas sonoras (não eletromagnéticas) para detectar objetos na água. Ondas eletromagnéticas não são usadas para sonar, e sim para outras tecnologias como radar.
Resposta
As afirmações corretas são:
-
Em água não salgada, esse submarino consegue atingir profundidade superior a 1000m.
-
A submersão e a emersão do submarino podem ser reguladas pela resultante do empuxo sobre ele e do peso dele.