Grandezas físicas

Física ENEM Ensino Médio Pré-Vestibular
É dado um vaso de forma esférica, de raio R. Uma torneira, com vazão constante, jorra água dentro do vaso, inicialmente vazio, conforme a figura. Sendo y a altura da superfície livre da água, em relação ao fundo do vaso, e t o tempo, o gráfico que melhor representa a variação de y em função de t, é: link da imagem dos gráficos: www.professor.bio.br/fisica/imagens/questoes/2409.jpg O gabarito é letra A, mas não entendi o porque. Podem me explicar, por favor?
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Victoria perguntou há 5 anos

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Professor Gustavo S.
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Respondeu há 5 anos
A torneira tem vazão constante, portanto o que vai fazer com que a altura da água em relação ao vaso não cresça de maneira constante é a forma do vaso. Se você imaginar que está olhando o vaso de cima (por onde está entrando a água), você pode perceber que no fundo do vaso a área superficial vai aumentando cada vez mais até que chegue no meio da esfera. Quando chega no meio é o instante que a área é a maior possível, portanto, precisa de mais água pra aumentar um "delta y", depois como a área começa a diminuir novamente, o vaso esférico começa ter uma variação nesse delta y mais rápido de novo. Por exemplo: Se você tivesse um copo cilíndrico, a variação da altura seria a mesma em todos os pontos, porque ele tem a mesma área transversal. Já quando você tá enchendo uma garrafa que tem um gargalo mais fino, a água sobe mais lentamente no fundo da garrafa, mas quando chega no gargalo ela sobe rapidamente. Justamente pelo fato de precisar de menos água pra preencher todo o espaço daquela altura e então ela é preenchida rapidamente. Então analisando os gráficos, a figura 'a' é o único que tem esse comportamento de, perto dos pólos, aumentar y mais rápido e no centro (y=R) aumentar devagar. A figura 'b' é o oposto disso, ele enche mais lentamente os pólos do que no centro. A figura 'c' é ele cresce igualmente e a figura 'd' ele cresce rapidamente no início, vai diminuindo a taxa quando chega perto de T/2, mas veja que em T/2 ele já encheu completamente o vaso e depois de T/2 ele começa a esvaziar o vaso. Espero que tenha ficado claro.

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Professor Jonathan M.
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Respondeu há 5 anos
Olá, Victoria! Tente visualizar o vaso em duas partes: Parte 1: entre y=0 e y=R (base até o meio do vaso) Parte 2: entre y=R e y=2R (meio do vaso até a linha do gargalo) Na Parte 1, você perceberá que precisará de cada vez mais água para que y aumente na mesma proporção. Na Parte 2, você perceberá exatamente o oposto, por isso o gráfico que melhor representa a variação de y em função de t é o representado na letra a). Espero ter ajudado. Sucesso!

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