5. Qual destes tem maior forca de empuxo sobre ele: um pedaço de madeira de 25 cm3 flutuando com parte de seu volume acima da água ou um pedaço de ferro submerso com 25 cm3? Ou você precisa saber quais são suas massas antes de poder responder? Explique
Soluções para a tarefa
A maior força de empuxo age sobre o pedaço de ferro, e não precisamos da massa dos pedaços para saber isso.
Abaixo explico os detalhes da força de empuxo e o motivo de podermos afirmarmos o que disse acima.
O empuxo, fisicamente, é o resultado da existência de um gradiente(entenda diferença, por enquanto) de pressão que atua sobre o corpo quando está submerso em um fluido(qualquer fluido: água, ar, óleo...). Uma pressão atuando em uma área gera uma força(F = p.A), e essa força é igual ao peso do fluido deslocado, denominada, então, de empuxo.
A partir disso, entendemos que a força de empuxo depende do volume de fluido que o corpo desloca. Então, como o pedaço de ferro afundou, ele deslocou todos os 25 cm³, enquanto o pedaço de madeira está flutuando, o que significa que deslocou um volume inferior a 25 cm³ de água. Como o ferro deslocou mais fluido, sua força de empuxo será maior.
Como vemos, precisamos apenas do volume submerso para saber qual o maior empuxo, pois a força de empuxo é o peso do fluido deslocado, e não do objeto. Assim, se tivéssemos um pedaço de madeira completamente submerso de 25 cm³ e um pedaço de ferro também submerso, teríamos o mesmo empuxo(enfatizo que esse não é o caso deste exercício)
Se fôssemos calcular:
E = ρ . V . g
Onde, no S.I. temos:
E - Força de empuxo (N)
ρ - massa específica(ou "densidade") do fluido (kg/m³)
V - Volume de fluido deslocado (m³)
g - Aceleração da gravidade local (m/s²)
Obs.: Veja que ρ.V = m, a massa do do fluido que foi deslocada e, então, E = m.g que é exatamente o peso desse fluido que foi deslocado!