Dois blocos, e , homogêneos e de massa específica e , respectivamente, foram colados um no outro e o conjunto resultante foi colocado no fundo (rugoso) de um recipiente, como mostra a figura. O bloco tem o formato de um paralelepípedo retangular de altura , largura a e espessura . O bloco tem o formato de um cubo de aresta . Coloca-se, cuidadosamente, água no recipiente até uma altura , de modo que o sistema constituído pelos blocos e permaneça em equilíbrio, i. e, não tombe. O valor máximo de é:


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Nicholas Admin 11/07/2022 14:20
À medida que a água é derramada, o empuxo $E_A$ sentido pelo bloco $A$ aumenta. Na iminência do tombamento, não há mais contato entre o fundo do recipiente e o bloco $A$. Em outras palavras, a reação normal do fundo do recipiente no bloco é nula $(N_A=0)$. Assim, o equilíbrio dos torques no sistema ocorre apenas pela presença do empuxo, dos peso $P_A$ do bloco $A$ e do peso $P_B$ do bloco $B$. Equacionando o equilíbrio dos torques em relação ao ponto indicado:
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$$\begin{align}P_B\cdot\dfrac{a}{2} + E_A\cdot\dfrac{a}{2}&=P_A \cdot\dfrac{a}{2}\\ (m_B g)\cdot\dfrac{a}{2} + E_A\cdot\dfrac{a}{2}&=(m_A g)\cdot\dfrac{a}{2}\end{align}$$Para simplificar, podemos dividir ambos os membros por $a/2$. Escrevendo a expressão para o empuxo: $$E_A=\rho_{\ce{H2O}}\cdot g\cdot V_\text{submerso}=\rho_{\ce{H2O}}\cdot g\cdot (ha^2)$$ E como $m_A=\rho_AV_A=2a^3\rho_A$ e $m_B=\rho_BV_B=a^3$, substituindo na equação de equilíbrio: $$a^3\cdot\rho_B\cdot g + \rho_{\ce{H2O}}\cdot g\cdot (ha^2) =2a^3\cdot\rho_A\cdot g\\\\ h=a\cdot\dfrac{2\rho_A-\rho_B}{\rho_\ce{H2O}}$$ Substituindo $\rho_A=\pu{3,5 g/cm3}$, $\rho_B=\pu{6,5 g/cm3}$ e $\rho_\ce{H2O}=\pu{1 g/cm3}$, ficamos com:$$\boxed{h=\pu{0,5 a}}\Rightarrow\text{Gab. C)}$$
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