Princípio de Arquimedes
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"Todo corpo mergulhado num fluido sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo."
[editar] Introdução
Contam os livros que o sábio grego Arquimedes descobriu enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Essa força do líquido sobre o corpo, é denominada empuxo.
Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças:
- peso (devida à interação com o campo gravitacional terrestre)
- empuxo (devida a sua interação com o líquido)
Quando um corpo está totalmente imerso num líquido, podemos ter as seguintes condições:
- se ele permanece parado no ponto em que foi colocado, a intensidade da força de empuxo é igual a intensidade da força peso;
- se ele afundar, a intensidade da força de empuxo é menor que a intensidade da força peso;
- se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de empuxo é maior que a intensidade da força peso.
[editar] O Princípio de Arquimedes
Para saber qual das três situações irá ocorrer, devemos enunciar o princípio de Arquimedes:
"Todo corpo mergulhado num fluido sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo."
A massa do fluido deslocado é dada por:
mf = df² x Vf²
Vf = volume de um só fluido df = densidade do fluido mf = massa do fluido
A intensidade do empuxo é igual a do peso dessa massa:
E = mf x g = df x Vf x g
E = empuxo mf = massa do fluido g = gravitação Vf = volume do fluido
Para corpos totalmente imersos, o volume do fluido deslocado é igual ao próprio volume do corpo. Neste caso a intensidade do peso do corpo e do empuxo são dadas por:
P = dc x Vc x g = df x Vc x g
P = peso dc = densidade do corpo Vc = volume do corpo
Comparando-se as duas expressões observamos que:
- se dc > df, o corpo desce em movimento acelerado (Fr = P - E)
- se dc < df, o corpo sobe em movimento acelerado (Fr = E - P)
- se dc = df, o corpo encontra-se em equilíbrio.
dc = densidade do corpo df = densidade do fluido
Quando um corpo mais denso que um líquido é totalmente imerso nesse líquido, observamos que o valor do seu peso, dentro desse líquido, é aparentemente menor que no ar. A diferença entre o valor do peso real e do peso aparente corresponde ao empuxo exercido pelo líquido:
Peso Aparente = Peso real - Empuxo
