REFERENCIAL INERCIAL E NÃO INERCIAL – QUESTÃO DO IME 2021
8 de junho, 2021 às 19:09 | Postado em Forças inerciais, Mecânica, Mecânica de fluidos
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - IF-UFRGSCaro professor Fernando Lang,
Primeiro sou um admirador do seu trabalho e como professor de física do EM, acompanho atentamente o CREF e também te acompanho no Facebook.
A minha dúvida é se na questão abaixo, dá pra resolver a situação nº2 através de um referencial inercial ou somente usando o princípio da equivalência? Desde já muito obrigado e parabéns novamente pelo trabalho. Gabarito é Letra E.
Apesar de não teres dúvidas sobre a primeira parte da questão, há uma discussão detalhada sobre o derretimento do gelo e o efeitos sobre o nível da água na postagem Nível da água em um recipiente contendo água e gelo que funde (ENEM 2015 – Q.54).
A segunda parte da questão, resolvida usando-se o Princípio da Equivalência, está em outra postagem: Elevador acelerado e flutuação! O que isto tem a ver com a Relatividade Geral?
Quanto à dúvida se é possível resolver a questão a partir de um referencial inercial, portanto externo ao copo com água, a resposta é positiva.
Quando o copo é acelerado para cima, a pressão no fundo do copo aumenta. Este aumento de pressão deve ocorrer em todo o fluido em acordo com o Princípio de Pascal, inclusive em sua superfície. A diferença de pressão entre o fundo do copo e a superfície permanece portanto inalterada. Esta diferença de pressão depende, de acordo com a Lei de Stevin, da densidade da água e da distância entre o fundo do copo e a superfície da água. Como a densidade da água não se altera pois ela é incompressível (será mesmo?), a altura da coluna de água dentro do copo não se altera, ou seja, o nível da água no copo não se altera.
Ao fazermos este raciocínio também aprendemos que rigorosamente o nível da água no copo deve variar pois rigorosamente a água não é um fluido incompressível. Entretanto este efeito é muito pequeno dado que o coeficiente de compressibilidade volumétrica da água é muito grande.
Ou seja, a resposta correta é a E se considerarmos a água como incompressível. Se o redator da questão fosse mais cuidadoso, teria incluído no comando da questão tal pressuposto (extensivo ao gelo e a todo o material do copo) para evitar um possível processo de impugnação por um chato como eu que estivesse participando do concurso. 🙂
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Muito obrigado mesmo, professor. Também tinha reparado sobre a falta do dado de considerar a água um líquido incompressível, todavia, não tinha me atentado ao fato de utilizar o Princípio de Pascal. Estava focado em forças e não em pressões, que são mais adequadas à análise de fluidos.