Exercício de empuxo: 6 questões com gabarito comentado

Há alguns anos, quando eu ensinava flutuação para uma turma de 1º ano, percebi que os alunos decoravam a fórmula do empuxo, mas travavam na hora de comparar forças. Passei a montar listas com exercícios que exigem pensar, não apenas substituir números. Foi assim que comecei a usar questões com gabarito comentado, e hoje a maior parte do meu tempo de preparação foi para explicar por que cada alternativa errada engana alguém.

Neste post reúno seis questões reais de empuxo que estão na base do GeraProva, com enunciado completo, alternativas marcadas e a explicação de cada distrator. Você pode usar tudo isso direto na aula, num simulado ou como roteiro de revisão.

O que é empuxo e como cobrar esse conceito em prova?

Empuxo é a força vertical, de baixo para cima, que um fluido exerce sobre um corpo nele imerso. Seu valor é igual ao peso do fluido deslocado, expresso pela relação E = ρ_fluido · V_deslocado · g. Na prática, o que mais cobro dos alunos é a comparação entre empuxo e peso: se o empuxo máximo supera o peso do corpo, ele flutua; se não supera, afunda. Nas questões que organizamos aqui, quase todas caem nessa comparação, e por isso vale treinar com exemplos variados, como caixas, caiaques e coletes. Uma lista bem montada, como as que o GeraProva gera em poucos minutos, ajuda a cobrir esses casos sem que você precise escrever cada enunciado do zero.

Passo a passo que eu ensino para resolver

• Identifique o fluido, o volume deslocado e a massa do corpo.
• Calcule o empuxo com E = ρ · V · g.
• Calcule o peso com P = m · g.
• Compare e conclua: E > P flutua; E < P afunda; E = P equilíbrio.

Quando o aluno segue essa ordem, os erros de unidade e de substituição caem bastante. Na minha experiência, a maior parte dos erros vem de pular a etapa de comparação e responder só com o número.

Como resolver questões de empuxo com dados de volume e massa?

Para responder a esse tipo de questão, o caminho é sempre calcular o empuxo máximo possível com o volume externo do corpo, calcular o peso e comparar os dois. Se o empuxo for maior, existe uma fração do volume submersa em equilíbrio, dada pela razão P / E_max. Essa razão é a parte que mais confunde os alunos, porque eles tendem a inverter a fração. Sugiro sempre pedir que escrevam a conta com unidades antes de simplificar. Veja a primeira questão desta lista, que exige exatamente esse raciocínio.

Qual a diferença entre empuxo e peso aparente?

O peso aparente de um corpo submerso é o peso real menos o empuxo, e é o que um dinamômetro indica quando o corpo está na água. Na prática, é a leitura que o aluno vê no laboratório. Essa ideia aparece na questão do bloco metálico e do dinamômetro, que é um ótimo exercício para mostrar que a diferença entre as leituras no ar e na água é justamente a força exercida pelo líquido. Em sala, eu peço que os alunos façam essa subtração antes de qualquer fórmula, porque ela já revela o empuxo.

Questões prontas com gabarito comentado

Abaixo estão as seis questões, com a alternativa correta marcada e a explicação de cada erro. Para cada uma, mostro também a dica de resolução e o conceito central. Ao final de cada questão há uma ficha técnica com código BNCC e nível de Bloom, que o GeraProva entrega junto com o item.

Questão 1: caixa flutuante com massa de 300 kg

Uma caixa flutuante tem massa total m = 300 kg e volume externo V = 0,50 m³. Colocada em água (ρ_água = 1000 kg·m⁻³, g = 10 m·s⁻²), determine: (a) a força de empuxo máxima disponível; (b) se a caixa flutua; (c) a fração do volume submersa quando em equilíbrio. Use Empuxo E = ρ_fluido·V_displaced·g e peso P = m·g.

• ❌ A) E_max = 7,0×10³ N — Valor maior que a força do peso, errado porque não corresponde ao cálculo correto.
• ❌ B) E_max = 3,0×10³ N — O empuxo máximo deve ser maior que o peso, e 3,0×10³ N é menor que 3000 N.
• ❌ C) A caixa não flutua — A flutuabilidade foi superada; mas E_max > P, a caixa flutua.
• ✅ D) E_max = 5,0×10³ N; flutua; fração submersa = 60% — E_max = 1000·0,50·10 = 5000 N; P = 300·10 = 3000 N; como E_max > P, flutua. Fração = P/E_max = 3000/5000 = 0,6 = 60%.
• ❌ E) Fração submersa = 90% — O cálculo da fração é P/E_max, que resulta em 60%, não 90%.

Dica de resolução: calcule a força de empuxo e compare com o peso da caixa. Conceito central: empuxo e flutuabilidade. Conceito para revisão: revisar os conceitos de empuxo e flutuabilidade em fluidos.

Questão 2: caiaque com praticante de 80 kg

Um caiaque com praticante total de massa 80 kg desloca 0,05 m³ de água. Dado ρ = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², calcule o empuxo E = ρ·g·V (N) e compare com o peso P = m·g; determine se o caiaque afunda ou flutua.

• ❌ A) Empuxo = 5000 N; Peso = 800 N — Cálculo incorreto do empuxo; não considera volume de água deslocado corretamente.
• ✅ B) Empuxo = 500 N; Peso = 800 N → empuxo < peso, portanto afunda. — E = 1000·10·0,05 = 500 N; P = 80·10 = 800 N; como E < P, não há equilíbrio, afunda.
• ❌ C) Empuxo = 300 N; Peso = 800 N — Valor do empuxo foi calculado errado; deveria ser maior, dado o volume deslocado.
• ❌ D) Empuxo = 800 N; Peso = 500 N — Erro na substituição; as fórmulas e valores foram aplicados incorretamente.
• ❌ E) Empuxo = 500 N; Peso = 200 N — Valor de peso está muito baixo e errados; não condiz com a massa do caiaque.

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso do caiaque. Conceito central: empuxo e peso. Conceito para revisão: revisar os conceitos de empuxo e flutuabilidade.

Questão 3: colete salva-vidas na travessia de um rio

Em uma travessia de rio com colete salva-vidas, o colete desloca V = 4,0×10⁻² m³ de água. A pessoa com equipamentos tem massa M = 75 kg. Use ρ_água = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule a força de empuxo e determine se o colete sozinho mantém a pessoa flutuando. (empuxo: E = ρ·V·g; peso: P = M·g).

• ❌ A) O colete flutua com E = 400 N — Confundir empuxo e peso, não entende que E < P resulta em afundamento.
• ❌ B) Empuxo E = 300 N — Cálculo incorreto de E, não considerando o volume e a densidade da água corretamente.
• ❌ C) Peso P = 500 N — Peso calculado incorretamente; correta multiplicação não foi feita.
• ✅ D) Empuxo E = 1000·0,04·10 = 400 N; peso P = 75·10 = 750 N. E < P, portanto o colete é insuficiente. Volume necessário = 0,075 m³. — E = ρ·V·g = 400 N; P = M·g = 750 N; para equilibrar E = P é preciso V = P/(ρ·g) = 0,075 m³.
• ❌ E) Volume necessário = 0,01 m³ — Volume muito pequeno, não atende à condição de equilíbrio entre empuxo e peso.

Dica de resolução: calcule o empuxo e compare com o peso da pessoa. Conceito central: empuxo e peso. Conceito para revisão: revisar os conceitos de empuxo e peso em fluidos.

Questão 4: caiaque submerso e carga máxima

Um caiaque desloca V = 0,20 m³ de água ao ficar totalmente submerso; massa do casco m_casco = 15,0 kg. Use ρ_água = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule (a) força de empuxo F_b = ρ·g·V e (b) massa máxima total suportada sem afundar, e (c) carga adicional máxima.

• ✅ A) F_b = 1000·10·0,20 = 2000 N → massa equivalente ≈200 kg. Massa máxima total ≈200 kg; carga adicional ≈200-15 = 185 kg. — Empuxo F_b = ρgV = 2000 N corresponde a peso máximo 200 kg·g; subtraindo massa do casco (15 kg) sobra 185 kg de carga adicional.
• ❌ B) F_b = 1000 · 10 · 0,50 = 5000 N — Valor de V está incorreto; cálculo da empuxo totalmente errôneo.
• ❌ C) F_b = 1000 · 10 · 0,10 = 1000 N — Volume V errado; calcule usando V = 0,20 m³, não 0,10 m³.
• ❌ D) F_b = 1000 · 5 · 0,20 = 1000 N — Incorreto uso da gravidade; deve ser 10 m/s², não 5 m/s².
• ❌ E) Carga adicional é 15 kg, igual à massa do casco. — Carga extra não pode ser igual à massa do casco; deve ser subtraída.

Dica de resolução: calcule a força de empuxo e a massa total suportada. Conceito central: força de empuxo. Conceito para revisão: revisar os princípios de empuxo e densidade.

Questão 5: o que o dinamômetro revela sobre a força da água

Se a agua "puxa" para cima, da para medir isso? perguntou um pescador durante uma oficina de seguranca em um trapiche. Para responder, a instrutora prendeu um bloco metalico a um dinamometro (mola com escala em N). No ar, o bloco ficou em equilibrio com leitura de 20 N. Em seguida, ela baixou o bloco lentamente ate ficar totalmente submerso, sem encostar no fundo e sem bolhas presas. Nessa situacao, a leitura estabilizou em 12 N. A instrutora explicou que o dinamometro indica a forca que ela precisa fazer para sustentar o bloco, e que a diferenca entre as leituras esta associada a uma forca exercida pelo liquido. O grupo pretende colocar um cartaz simples para visitantes, com o resultado do teste.

Com base no experimento descrito, identifique o texto que melhor comunica, em linguagem acessivel, o valor da forca exercida pela agua no bloco e o que ela representa.

• ✅ A) O empuxo foi de 8 N, pois a agua reduz a forca necessaria para sustentar o bloco de 20 N para 12 N. — Empuxo = 20 N - 12 N = 8 N; e a forca para cima do liquido que diminui a tracao no dinamometro.
• ❌ B) O empuxo foi de 0,8 N, pois a diferenca de 8 N deve ser convertida para kg antes de ser divulgada. — Erro de unidade; empuxo e forca e deve ser comunicado em newtons (N), sem converter para massa.
• ❌ C) O empuxo foi de 32 N, pois a agua adiciona uma forca para cima que se soma a leitura de 12 N. — Soma indevida de forcas; o empuxo nao se soma a tracao, ele explica por que a tracao diminui.
• ❌ D) O empuxo foi de 20 N, pois essa e a forca indicada pelo dinamometro quando o bloco esta no ar. — Toma o peso no ar como empuxo; 20 N corresponde ao peso do bloco, nao a forca do liquido.
• ❌ E) O empuxo foi de 12 N, pois essa e a forca indicada pelo dinamometro quando o bloco fica submerso. — Confunde a leitura submersa (tracao) com o empuxo; empuxo e a diferenca entre as leituras.

Dica de resolução: calcule a diferença entre as forças para encontrar o empuxo. Conceito central: empuxo e força de fluidos. Conceito para revisão: estude o conceito de empuxo e forças em fluidos.

Questão 6: por que o colete salva-vidas reduz o risco de afogamento

Quando visitei uma feira fluvial no interior, observei que o uso de coletes salva-vidas era obrigatório para quem andava de pedalinho. Segundo explicação de um monitor, o princípio de Arquimedes estabelece que a força de empuxo sobre o corpo imerso equivale ao peso do líquido deslocado. Os coletes, feitos de espuma leve, aumentam o volume do usuário sem adicionar massa significativa, garantindo que a força de empuxo supere o peso do conjunto e mantenha a pessoa flutuando.

Identifique, com base no texto, qual alteração física realizada pelo uso do colete salva-vidas reduz o risco de afogamento?

• ❌ A) Aumentar a densidade do conjunto pessoa-vest — O colete reduz a densidade média, não a aumenta; elevar densidade afundaria o usuário.
• ❌ B) Diminuir a força de empuxo atuante sobre o corpo — O colete visa aumentar, não diminuir, a força de empuxo para manter a pessoa à tona.
• ❌ C) Neutralizar o peso aparente do corpo submerso — O colete não neutraliza totalmente o peso aparente; ele aumenta o empuxo, mas o peso real persiste.
• ✅ D) Aumentar o volume de água deslocado pelo corpo — O colete aumenta o volume sem massa extra, elevando o empuxo acima do peso, promovendo flutuação.
• ❌ E) Reduzir a massa total do praticante na água — O colete adiciona massa pequena; o foco é aumentar o volume deslocado, não reduzir massa.

Dica de resolução: lembre-se do princípio de Arquimedes e como o volume deslocado afeta a força de empuxo. Conceito central: princípio de Arquimedes e empuxo. Conceito para revisão: estude o princípio de Arquimedes e a relação entre volume deslocado e força de empuxo.

Como usar essas questões na sua aula ou prova?

Na minha rotina, uso essas seis questões em três formatos: aquecimento de 10 minutos no início da aula, lista de revisão para casa e um mini simulado com quatro itens sorteados. Vale começar pela questão 5, que é conceitual e sem muitas contas, e depois avançar para as numéricas. Também funciona bem pedir que o aluno reescreva a alternativa errada corrigindo o erro, porque isso exige entender o conceito e não apenas escolher a letra certa.

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Vale a pena trocar a lista pronta por uma gerada sob medida?

Depende do objetivo. Listas prontas como esta são ótimas para revisão e para ter um banco de referência. Quando você precisa de uma prova com nível, volume e temas específicos da sua turma, a geração sob medida economiza horas, porque você escolhe a dificuldade e o nível de Bloom antes de sair com o material. Mesmo assim, recomendo sempre revisar o gabarito, porque o professor continua sendo quem decide o que cobrar.

Este conteúdo serve de apoio e não substitui o seu planejamento. Se quiser testar o GeraProva com a sua própria turma, crie uma conta gratuita e veja em poucos minutos se a ferramenta combina com a sua rotina de sala.