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Uma caixa cúbica de aresta 20 cm e massa igual ao seu número de chamada, 17 kg foi colocado num líquido cuja densidade é de 0,8 . 10³ Kg/m³ . Determine o empuxo sofrido pela caixa e o seu peso aparente.
Soluções para a tarefa
O que é empuxo?
Na física, denomina-se empuxo aquela força que surge em fluidos devido à presença de objetos neles imersos. Saiba que os fluidos que exercem empuxo mais comuns e abundantes na natureza são os líquidos e os gases, como a água e o ar, respectivamente.
Como calcular o empuxo?
Para calcular o empuxo que um fluido exerce em um certo objeto, basta multiplicar sua densidade, o volume de fluido deslocado em sua introdução no fluido, e a aceleração da gravidade local. Matematicamente, temos:
E = d(líq) . V(líq) . g
Onde, no SI:
- E é o empuxo, em Newton.
- df é a densidade do fluido, em kg/m³.
- vf é o volume de fluido deslocado, em m³.
- g é a aceleração da gravidade local, em m/s².
Qual é a resposta?
Considere que a gravidade local é de 10 m/s² e ela não se altera à medida que a caixa afunda no fluido.
O volume da caixa cúbica de aresta 0,2 metros = (20 cm) é de:
V = 0,2 . 0,2 . 0,2
V = 0,008 m³
Portanto, a densidade da caixa é de:
d = m/v
d = 17/0,008
d = 2125 kg/m³
Como a densidade da caixa é maior que a do líquido de 800 kg/m³ (= 0,8 . 10³ kg/m³), então a caixa afunda totalmente, deslocando uma quantidade de fluido correspondente ao seu volume. Nesse sentido, o empuxo na caixa será:
E = d . v . g
E = 800 . 0,008 . 10
E = 64 N
Nessa situação, temos que empuxo é uma força contrária ao peso da caixa, dessa maneira o empuxo "alivia" o peso fora do fluido. Então o peso da caixa será:
P = m.g
P = 17 . 10
P = 170 N
Finalmente,
P(aparente) = P - E
P(aparente) = 170 - 64
P(aparente) = 106 N
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