Um balão de hélio que flutua na atmosfera, carregando um pequeno peso, sobe a velocidade constante. Levando em conta que a densidade do ar decresce com a altitude e desprezando qualquer força de resistência do ar, podemos afirmar que:

  1. O volume do balão aumenta e o empuxo sobre o balão aumenta.
  2. O volume do balão não se altera e o empuxo diminui.
  3. O volume do balão diminui, assim como o empuxo.
  4. O volume do balão aumenta, mas o empuxo não se altera.
  5. Tanto o volume do balão quanto o empuxo permanecem constantes.

Passo 1

Vamos analisar essa questão de uma forma bem simples. Vamos usar duas equações:

A equação para a densidade do ar no interior do balão:

ρ = m V

E a equação pro empuxo sobre o mesmo:

E = ρ g V

Passo 2

Bom, a primeira afirmativa das opções diz respeito sobre o volume do balão. Ele aumenta ou não? Ele aumenta, é claro, já que a pressão atmosférica diminui com a altura. Como a pressão exterior diminui, o balão ficará menos comprimido e se expandirá. Isso causará um aumento do seu volume.

Passo 3

E quais serão as consequências disso pra densidade e pro empuxo? Bom, a densidade vai diminuir, já que houve um aumento do volume e densidade é massa sobre o volume. A parada crucial aqui é o empuxo...

Vamos analisar a equação do empuxo:

E = ρ g V

O que acontecerá? Sabemos que ali a densidade do ar vai diminuir e o volume aumentará. Será que eles se compensarão? Irão!

Isso por que o volume do balão só aumenta conforme a densidade do ar diminui, já que a pressão atmosférica cai com a altitude da mesma forma que a densidade! Beleza?

Ou seja, o aumento do volume causa uma diminuição na densidade, que por sua vez compensa o aumento do volume.

Logo: O empuxo é mantido constante.

Resposta

d)

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