Considere as afirmativas abaixo:
Um copo contém água e gelo flutuante, ambos a . Quando o gelo se funde completamente, permanecendo o sistema a , o nível da água no copo.
I. aumenta
II. permanece constante
III. diminui
Um copo contém água e gelo flutuante, ambos a . O copo está no piso de um elevador que se encontra inicialmente em repouso. Se o elevador passa a subir com aceleração constante, o nível da água no copo:
IV. aumenta
V. permanece constante
Considerando que a configuração do copo é a mesma em ambas as afirmativas, as sentenças que respondem corretamente essas afirmativas são:
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1. Na situação de flutuação do bloco de gelo de peso $P$, antes de seu derretimento por completo, temos que $E = P$, em que $E$ é o empuxo que a água faz no gelo. Como o peso $P$ não muda, independente da mudança de estado físico, então o empuxo $E$ também não muda.
Segundo Arquimedes, o empuxo é o peso do líquido deslocado. Se o empuxo, nesse caso, permanece inalterado, portanto o peso deslocado também, logo, o volume do líquido deslocado permanece o mesmo. $\large{\mathbb{(II)}}$
2. Pelo Princípio da Equivalência, o fato de o elevador passar a subir com aceleração constante $a$, é o mesmo que produzir um campo gravitacional de módulo $a$, com o elevador em repouso, que, somado ao campo gravitacional $g$ da Terra, estabelece uma gravidade resultante $g+a$ .
Na situação de flutuação do bloco de gelo de peso $P$, como vimos anteriormente: $$E = P \implies \rho_{água} \cdot V_{sub}\cdot g' = m_{gelo} \cdot g'$$Percebe-se, no entanto, que tanto o empuxo quanto o peso estão em função da gravidade $g'$ resultante, independente de qual seja. Assim, não importa o módulo do campo gravitacional, o nível da água no copo permanecerá sempre constante. $\large{\mathbb{(V)}}$
$$\text{Alternativa } \mathbb{(E)}$$