Enunciado

Um dia, ao entrar no laboratório de física, você encontra vários hemisférios de plástico flutuando como barcos em um tanque de água potável. Cada grupo de estudantes do laboratório é desafiado a determinar qual é a pedra mais pesada que pode ser colocada no fundo de um barco de plástico sem afundá-lo. Você pode fazer apenas uma tentativa. Se o barco afundar, você não ganhará ponto algum, e o número máximo de pontos irá para o grupo que conseguir colocar a pedra mais pesada sem afundar o barco. Você começa medindo um dos hemisférios e constata que sua massa é de 21g e seu diâmetro, de 8,0 cm. Qual é a massa da pedra mais pesada que, em águas perfeitamente paradas, não afundará o barco de plástico

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!!

A soma do peso da massa adicionada ao hemisfério será, de acordo com a primeira lei de Newton, igual a força de empuxo, que é

F G m + F G h = F B

Expandindo esses termos, obtemos o seguinte resultado

m m g + m h g = p g V

E finalmente, temos a seguinte relação para esse caso

m m + m h = ρ 4 π D 3 2 ∙ 3 ∙ 2 3

Onde o segundo termo no denominador é por causa do hemisfério, e o termo ao cubo é por causa que nós estamos o diâmetro na fórmula do volume, com isso, temos que isolar m m , então temos

m m = π ρ D 3 12 - m h

Substituindo os valores, nós temos

m m = π ∙ 1000 ∙ 0,08 3 12 - 0,021 = 0,113   k g

Resposta

m m = 0,113   k g = 113   g

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