Questão 48 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Para entender por que um navio tão pesado consegue flutuar, precisamos analisar as forças que atuam sobre ele e aplicar os conceitos de hidrostática, mais especificamente o Princípio de Arquimedes e as condições de equilíbrio.

Quando o navio petroleiro está flutuando na água, existem duas forças principais atuando sobre ele na direção vertical:

1. A Força Peso ($P$), que é a força de atração gravitacional puxando o navio para baixo.
2. O Empuxo ($E$), que é a força exercida pela água empurrando o navio para cima.

Como o navio está flutuando em equilíbrio (não está afundando nem voando para fora da água), a força resultante na direção vertical deve ser nula, de acordo com a Primeira Lei de Newton. Isso significa que a força que puxa para baixo deve ter a mesma intensidade da força que empurra para cima. Matematicamente, temos:

$E = P$

Ou seja, o empuxo é igual à força peso do petroleiro.

Vamos analisar rapidamente por que as outras alternativas estão incorretas:

• A) maior que a força peso do petroleiro: Se o empuxo fosse maior que o peso, haveria uma força resultante para cima e o navio aceleraria subindo, o que não ocorre.
• C) maior que a força peso da água deslocada: Pelo Princípio de Arquimedes, o empuxo é exatamente igual à força peso do volume de líquido (água) deslocado, e não maior.
• D) igual à força peso do volume submerso do navio: O empuxo é igual ao peso do líquido que ocuparia aquele volume submerso, e não ao peso daquela parte específica do navio.
• E) igual à massa da água deslocada: Empuxo é uma força (medida em Newtons, $N$), enquanto massa é uma grandeza escalar (medida em quilogramas, $kg$). Força não pode ser igual a massa.

Portanto, a condição fundamental para a flutuação em equilíbrio é que o empuxo iguale o peso total do corpo.