Empuxo

Empuxo é a força que um fluido exerce sobre os corpos que são nele imersos. Quando um objeto é inserido em um fluido, uma força vertical e para cima passa a atuar sobre ele, tal força tem a mesma intensidade do peso do fluido deslocado pela inserção do objeto.

Veja também: O que é equilíbrio mecânico?

Empuxo e o princípio de Arquimedes

O princípio de Arquimedes afirma que todo corpo imerso em um fluido é sujeito à ação de uma força vertical que aponta para cima, cuja intensidade corresponde ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Essa força, por sua vez, é aquela que conhecemos por empuxo.

O empuxo é uma grandeza vetorial, medida em newtons, proporcional à densidade e ao volume do fluido deslocado bem como à aceleração da gravidade local.

Casos de flutuação

Um corpo será capaz de flutuar sobre um fluido quando sua densidade for inferior à densidade do fluido, nesse caso, a resultante das forças que atuam sobre o corpo na direção vertical é nula (forças peso e empuxo).

O empuxo é igual ao volume de líquido que é deslocado pela inserção de um corpo em um fluido.

No caso em que a densidade do corpo é igual à densidade do fluido, ele permanecerá em repouso onde quer que seja colocado no interior do fluido, uma vez que o peso do fluido por ele deslocado é igual ao seu próprio peso.

Quando a densidade do corpo for maior que a do fluido, uma aceleração para baixo fará com que ele afunde, pois seu peso é maior que o peso do fluido que ele desloca, dessa maneira o corpo tende a parar no fundo do recipiente.

A sensação que temos ao elevar um corpo no interior de um fluido é de que ele parece mais leve do que realmente é, isso é o que chamamos de peso aparente. O peso aparente é calculado pela diferença entre o peso do corpo e o empuxo que atua sobre ele, no caso em que o peso aparente é nulo, o corpo vai permanecer em repouso sobre o fluido, confira:

Wap – peso aparente (N)

P – peso (N)

E – empuxo (N)

Exemplos de empuxo

O empuxo pode ser facilmente observado em qualquer situação em que um corpo flutua sobre a água, vamos conferir alguns exemplos:

  • Um cubo de gelo flutua sobre a água, pois a densidade do gelo é ligeiramente inferior à da água no estado líquido,
  • Um navio com cargas pesadas é capaz de flutuar, mesmo sendo tão pesado. Isso acontece porque a densidade do navio como um todo é inferior à densidade da água.

Fórmula da força de empuxo

A força de empuxo pode ser calculada por meio da fórmula mostrada abaixo, confira:

E – empuxo (N)

d- densidade do fluido (kg/m³)

g – gravidade (m/s²)

V – volume de fluido deslocado (m³)

Veja também: Termômetro de Galileu - como medir a temperatura usando o empuxo

Exercícios resolvidos sobre empuxo

Questão 1 – Metade de um corpo de 0,03 m³ é colocado dentro de uma piscina cheia de água. Determine a intensidade da força de empuxo exercida pela água sobre esse corpo e assinale a alternativa correta:

Dados:

dágua = 1000 kg/m³

g = 10 m/s²

A) 200 N

B) 150 N

C) 5000 N

D) 450 N

Gabarito: Letra B

Resolução:

Vamos utilizar a fórmula do empuxo, porém, antes de usá-la, é necessário considerar que o volume do fluido deslocado será igual à metade do volume do corpo, observe o cálculo:

Com base no cálculo feito, a alternativa correta é a letra B.

Questão 2 – Sabe-se que os icebergs flutuam sobre a água com a maior parte de seu volume submerso. Determine qual é a porcentagem do volume de um iceberg que permanece debaixo d'água, sabendo que a densidade do gelo é igual a 0,92 g/cm³.

Dágua = 1,03 g/cm³

g = 10 m/s²

A) 89%

B) 96%

C) 87%

D) 92%

Gabarito: Letra A

Resolução:

Para resolver o exercício, dizemos que o empuxo que atua sobre o iceberg é igual a seu peso, uma vez que ele se encontra em equilíbrio, confira:

Para resolver o exercício, substituímos a massa pelo produto entre a densidade e o volume do iceberg, em seguida, no termo do volume referente ao empuxo (dgV) utilizamos Vi, pois o volume de água deslocado corresponde ao percentual do iceberg que está imerso na água. Por fim, fizemos a razão entre o volume imerso do iceberg pelo seu volume total. Dessa maneira, descobrimos que a porcentagem do iceberg que permanece submersa é de 89%, logo, a alternativa correta é a letra A.

Por: Rafael Helerbrock

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