Quando estamos em uma piscina ou no mar temos a sensação de que o nosso corpo está mais leve?

Quando estamos na piscina temos a sensação de que somos menos pesados, não é mesmo? Na verdade nosso peso real não muda, existe uma força chamada empuxo que é responsável por esse “fenômeno” e sem a qual isso não ocorreria. Vamos compreender no artigo de hoje o princípio de Arquimedes, conteúdo da Física, para entender essa sensação tão divertida!

• Empuxo
• Flutua ou afunda?
• Peso Aparente
  • Leia mais:

Empuxo

Todo corpo imerso em um líquido em equilíbrio, sofre uma força (denominada empuxo) que age na vertical, para cima, e tem intensidade igual ao peso do líquido deslocado.

Na prática, conseguimos saber o volume de objetos de formas irregulares mergulhando esse objeto em um líquido contido em um recipiente de volume graduado, a variação na marcação do volume será o volume desconhecido do objeto.

Supondo que um recipiente cilíndrico está totalmente cheio de água, ao colocarmos um cubo maciço dentro do recipiente parte da água irá derramar, se captarmos a água que derramou e pesarmos em uma balança obtemos o peso do líquido deslocado que como mencionado anteriormente possui o mesmo valor da força de empuxo(E).

Demonstração:

F2 − F1 = E
P2 − P1 = µ ∙ ? ∙ ?
F2/A − F1/A = µ ∙ ? ∙ ?
F2 − F1 = µ ∙ ? ∙ ? ∙ ?
F2 − F1 = µ ∙ ? ∙ VLD
E = µ ∙ ? ∙ VLD
E = ? ∙ mLD
E = ?LD

Lembrando que a direção e sentido da força de empuxo são sempre na vertical e para cima!

Para casos onde o corpo não está totalmente submerso o volume do líquido deslocado não é igual ao volume do corpo, mas é igual a uma parte dele.

Exemplo:

Um cubo de densidade 0,8 g/cm³ está parcialmente submerso em um recipiente com água de densidade 1g/cm³ , visto de frente, 8 cm de aresta estão fora do líquido, qual o tamanho total da aresta do cubo?

d: densidade do cubo
V: Volume do cubo
µ: densidade do líquido
VLD: Volume da parte submersa
h: tamanho total da aresta

P = E
E = ? ∙ ? ∙ ? = µ ∙ ? ∙ VLD
0.8 ∙ h³ = 1 ∙ (h-8)h²
0.8 ∙ h = h – 8
-0,2 ∙ h = – 8
h = 40 cm

Flutua ou afunda?

• O objeto irá afundar se a força peso for maior que a força de empuxo;
• O objeto irá flutuar se a força peso for menor que a força de empuxo;
• O objeto ficará em equilíbrio se a força peso tiver o mesmo valor que a força de empuxo;

Peso Aparente

Peso aparente é aquele que sentimos quando estamos na piscina, como falamos no começo, ele é menor que o peso real, pois subtraímos o empuxo sofrido pelo corpo. O corpo quando no interior de um fluido exibe um peso aparente dado por:

Peso aparente = Peso real – Empuxo

Ouça este artigo:

Quando estamos em uma piscina ou no mar, temos a impressão que nosso corpo está mais “leve”. Ainda dentro da água, por mais que façamos força, não conseguimos afundar uma bola que flutua na água – tão logo a soltamos, a bola volta à superfície. Nesses exemplos dados, parece que o líquido empurra os corpos para cima. Esse fenômeno foi descrito pelo matemático e engenheiro grego Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C.).

Ilustração: bilha golan / Shutterstock.com

A história conta que em seu famoso banho ao descobrir como solucionar o problema do “peso” da coroa saiu nu pelas ruas da cidade gritando “eureka, eureka!”. Ele definiu o empuxo como a força que os líquidos exercem sobre os corpos que estão nele submersos. Assim:

“Todo sólido imerso parcial ou totalmente em um líquido está sujeito a uma força vertical, de baixo para cima, denominada empuxo correspondente a tanto de líquido deslocado por este sólido.”

Assim, o empuxo (E) é dado por:

Onde:

• df é a densidade do fluido;
• Vf é o volume deslocado;
• g é a aceleração da gravidade.

O volume deslocado é o tanto que um corpo desloca do líquido ao ser inserido nele. Esse volume deslocado é o mesmo volume submerso do corpo. Por exemplo, um corpo de volume V submerso em determinado líquido.

Um exemplo de empuxo é a estrutura para movimentação de alguns peixes. Para ajudar na sua flutuação, alguns tem uma estrutura chamada bexiga natatória. De modo simples, trata-se de uma espécie de bolsa capaz de se inflar de ar, aumentando seu volume sem variações significativas de massa. Essa adaptação permite que o peixe, que sofre a força peso da gravidade da Terra e o empuxo exercido pela água, suba porque o volume deslocado pelo corpo do peixe aumenta, aumentando o empuxo, como reação.

Referências:

Os Fundamentos da Física – Moderna Plus. Ramalho, Nicolau e Toledo. Vol. 01. Moderna. 11ª Ed. SP. 2016

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/empuxo/