Question

Uma boia é mantida submersa em um lago com o propósito de demarcar uma posição especifica para mergulhadores. Uma corda é usada para isso conforme figura abaixo. Sabendo que o peso da boia é de 200N e seu volume de 0,4m³, determine a tração do fio

Answer 1

A tração no fio é de 3724 N.

Nesta situação, como a boia está submersa em um fluido (água), existe uma força de empuxo atuando sobre ela de módulo igual ao peso do volume de fluido deslocado, apontando de baixo para cima. Considerando o fio de volume desprezível, pode-se desprezar a força de empuxo da água sobre ele. Além disso, tem-se o peso da boia na direção y. Pela segunda lei de Newton para a boia em equilíbrio estático, obtém-se:

$\sum F_y=0\\ \\E-W-T=0\\ \\T=E-W$

sendo

$E$ : empuxo

$W$ : peso da boia

$T$ : tração no fio

O empuxo pode ser calculado como $E=\rho Vg$ , sendo $\rho=1000 \ kg/m^{3}$ a densidade da água e $V=0,4 \ m^{3}$ o volume da boia. Logo:

$T=E-W\\ \\T=\rho Vg-W\\ \\T=1000*0,4*9,81 - 200\\ \\T=3724 \ N$

Bons estudos!! Espero ter ajudado.