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

Questão 1

Em uma visita guiada ao estaleiro naval de um porto brasileiro, estudantes do ensino médio ficaram surpresos ao ver que navios gigantescos, feitos inteiramente de aço, conseguem flutuar no mar, enquanto um pequeno parafuso de aço afunda imediatamente quando jogado na água. O guia explicou que tanto o navio quanto o parafuso são feitos do mesmo material, mas a capacidade de flutuar não depende do material isoladamente: ela depende da densidade média do conjunto, levando em conta o espaço interno de ar dentro da estrutura. Um estudante perguntou: 'Se pegarmos o aço do casco de um navio e transformarmos em uma bola maciça, o que aconteceria?' Com base no princípio explicado pelo guia e nas propriedades dos materiais envolvidos, qual seria o comportamento da bola maciça de aço no mar?

Gabarito: C. A condição de flutuação é que a densidade média do corpo (massa total dividida pelo volume total, incluindo espaços internos) seja menor ou igual à do fluido. Submarinos controlam sua flutuação ao encher ou esvaziar tanques de lastro, variando a densidade média sem alterar o volume externo.

Questão 2

Uma bióloga marinha que pesquisa recifes de coral ao largo do litoral do Ceará relatou, em um artigo de divulgação científica publicado em uma revista educacional, as sensações físicas experimentadas durante mergulhos a diferentes profundidades. Ela descreveu que, na superfície, sente apenas o peso da coluna de ar acima da cabeça (pressão atmosférica). Ao descer para 5 metros, começa a sentir aumento de pressão sobre o corpo. A 10 metros, a pressão dobrou em relação à superfície. A 20 metros, percebe que o traje de borracha fica um pouco mais comprimido. O artigo explicava que essa variação de pressão com a profundidade é um fator crucial no dimensionamento de equipamentos de mergulho e na prevenção de doenças como a descompressão. Com base na descrição da pesquisadora, qual característica da pressão em fluidos é ilustrada pela experiência?

Gabarito: B. A doença da descompressão ("mal dos mergulhadores") ocorre quando o mergulhador sobe rápido demais: o nitrogênio dissolvido no sangue sob alta pressão forma bolhas ao se despressurizar, podendo bloquear vasos sanguíneos. Por isso, a subida deve ser gradual, respeitando paradas de descompressão em profundidades intermediárias.

Questão 3

Em uma aula de física experimental em uma escola técnica, o professor apresentou um aparato composto por três recipientes de formatos diferentes — cilíndrico, cônico e em formato de funil — interligados por tubos na base, formando um sistema de vasos comunicantes. Todos os recipientes estavam conectados entre si na parte inferior e abertos para a atmosfera na parte superior. O professor derramou água lentamente em um dos recipientes e pediu que os estudantes previssem o que aconteceria com o nível da água nos outros dois. Um dos estudantes disse que o recipiente com a menor abertura teria nível mais alto, outro disse que todos ficariam com a mesma altura. Após o experimento, todos observaram o resultado. Com base no princípio que governa o comportamento de vasos comunicantes, qual é o resultado correto?

Gabarito: C. O princípio dos vasos comunicantes tem aplicações práticas fundamentais: niveladores de pedreiro (mangueira com água), sistemas de abastecimento de água (caixa-d'água elevada), diques e eclusas de canal, e a distribuição uniforme de sangue em sistemas circulatórios. A forma dos vasos não altera o nível — apenas a pressão na base e o fluido utilizado.