Hidrostática e Hidrodinâmica (Pressão, Empuxo e Fluidos) no ENEM

Questão 1

Em um sistema de irrigação, a água flui por um cano de seção transversal A₁ = 0,04 m² com velocidade v₁ = 2 m/s. O cano se estreita para A₂ = 0,01 m² numa segunda seção. A equação da continuidade para fluido incompressível garante que A₁v₁ = A₂v₂ (a vazão volumétrica é constante). Qual é a velocidade v₂ na seção estreitada?

Gabarito: D. A equação da continuidade é consequência direta da conservação da massa: em um escoamento incompressível, onde quer que o tubo estreite, o fluido acelera na mesma proporção. Esse princípio explica o jato forte na ponta de uma mangueira apertada e é base da aerodinâmica (efeito Venturi) e do projeto de turbinas.

Questão 2

Em uma oficina de automóveis, um mecânico usa um macaco hidráulico para levantar um carro pesado com pouco esforço. O sistema consiste em dois cilindros com pistões de áreas diferentes, conectados por um fluido incompressível. O princípio de Pascal afirma que uma pressão aplicada em qualquer ponto de um fluido confinado se transmite igualmente a todos os pontos do fluido. Por que o macaco hidráulico permite que uma pequena força levante um peso muito maior?

Gabarito: B. Sistemas hidráulicos são máquinas de força: multiplicam força às custas de deslocamento — o pistão pequeno percorre distância maior que o pistão grande (conservação de energia). Freios hidráulicos de automóveis e prensas industriais operam no mesmo princípio.

Questão 3

No futebol, uma cobrança de falta com efeito faz a bola percorrer uma trajetória curva. Esse fenômeno, chamado efeito Magnus, ocorre porque a bola em rotação arrasta uma camada de ar: de um lado, a rotação adiciona velocidade ao escoamento (velocidade do ar + velocidade tangencial da bola); do outro lado, subtrai velocidade. O teorema de Bernoulli para fluido ideal em escoamento horizontal estabelece: P + ½ρv² = constante. Com base nesse princípio, em qual lado a pressão é menor e para qual lado a força resultante empurra a bola?

Gabarito: C. O teorema de Bernoulli explica não apenas o efeito Magnus, mas também a sustentação aerodinâmica de aeronaves (asa Bernoulli), o funcionamento do atomizador de perfume e o efeito Venturi em carburadores. A condição de fluido ideal (incompressível, sem viscosidade, escoamento estacionário) é uma aproximação — efeitos reais incluem viscosidade e camada-limite.