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Três casos importantes do empuxo

O princípio de Arquimedes diz que, na presença da gravidade, um corpo imerso (parcial ou totalmente) em um fluido em equilíbrio sofre a ação de uma força, denominada empuxo, de direção vertical e de sentido de baixo para cima, cuja intensidade é igual à do volume do fluido deslocado.

Para o estudo do empuxo devemos levar em consideração três casos importantes. Vamos imaginar que abandonamos um corpo totalmente imerso no interior de um líquido em equilíbrio. As forças que agem no corpo são o empuxo E, de intensidade:

E= μL.VF.g

e o peso Pc, de intensidade

Pc= mc.g    ou    Pc= μc.Vc.g

em que μc é a densidade do corpo.

Como o corpo foi abandonado totalmente imerso no líquido, temos Vf = Vc que indicaremos simplesmente por V. Assim, temos:

E= μL.V.g
Pc= μc.V.g

Há três situações possíveis:

1-μcL: : nesse caso, Pc = E, e o corpo fica em equilíbrio em qualquer posição em que for colocado no interior do líquido.

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2-μcL : nesse caso, Pc > E, e o corpo fica sob ação da força resultante Pc – E, denominada peso aparente: Pap = Pc – E. Dessa forma, o corpo afunda e somente haverá equilíbrio quando o corpo atingir o fundo do recipiente.

3-μcL : nesse caso, Pc < E, e o corpo sobe, sob ação da força resultante E – Pc, que é denominada força ascensional: Fasc = E – Pc. Quando o corpo atinge a superfície livre do líquido, à medida que ele sai do líquido, o volume deslocado diminui e, em consequência, a intensidade do empuxo vai se tornando menor. O equilíbrio ocorre quando a intensidade do empuxo se torna igual à intensidade do peso do corpo. Portanto, o corpo fica em equilíbrio, flutuando, parcialmente imerso. Por isso, a condição de flutuação de um corpo é que sua densidade seja menor que a do fluido em que ele foi colocado.

 

Homem flutuando na superfície da piscina
Homem flutuando na superfície da piscina
Publicado por: Domiciano Correa Marques da Silva
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