Question

Olimpíada de Física
Um recipiente com água foi colocado sobre uma balança digital, de
alta precisão, fornecendo a indicação de 900 g, conforme figura 1. Posteriormente
colocou-se um corpo, conforme o esquema da figura 2, obtendo-se a indicação de
1030 g na balança. Determine a magnitude do empuxo (em newton) aplicado pela
água sobre este corpo

Answer 1

Vamos lá...

Nomenclaturas:

P = peso.
m = massa.
g = gravidade.
Fr = força resultante.
a = aceleração.
E = empuxo.

Aplicação:

Observe que temos duas medidas de massas, tanto na situação I, quanto na situação ll, desta forma, ao analisar a massa de ambas situações, torna-se possível afirmar que após ser inserido o corpo dentro do copo, a massa, obviamente, sofreu uma variação em comparação com a situação inicial.

$"Situação \: l". \\ \\ P = m \times a. \\ P = 900 \times 10. \\ P = 9000 \: Newtons.$

Agora que conhecemos o peso do conjunto copo-água, podemos analisar a segunda situação, nesse caso, analisando o conjunto copo-água mais o corpo submerso no fluído.

Porém, observe que segundo o nosso diagrama de corpo livre, o empuxo fora representado por um vetor verticalmente para baixo, pois consideramos a força que o corpo exerce sobre o fluído, por conseguinte, o fluido exerce sobre o corpo (Primeira Lei de Newton), assim:

$"Situação \: ll". \\ \\ Fr = m \times a. \\N - (P + E) = m \times a. <- considerando \: o \: equilibrio.\\ N - (P + E) = m \times 0. \\ N = P + E. \\ m \times g = P + E. \\ E = (m \times g) - P. \\ E = (1030 \times 10) - 9000. \\ E = 10300 - 9000. \\ E = 1300 \: Newtons < - resposta.$

Portanto, a magnitude do empuxo aplicado pela água sobre o corpo equivale a 1300 Newtons.

Espero ter ajudado!