Hidrostática

Princípio de Arquimedes (Empuxo)

O empuxo leva o nome de Princípio de Arquimedes devido a história contada no “post” abaixo. Fazendo um breve resumo, o sábio grego descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Essa força, do líquido sobre o corpo, é denominada empuxo. Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso, devida à interação com o campo gravitacinal terrestre, e a força de empuxo, devida à sua interação com o líquido.

"Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo, cuja intensidade é igual à do peso do fluido deslocado pelo corpo."

  

E = Pfd = mfd . g = df . Vfd . g

E = df . Vfd . g

onde df = densidade do fluido e Vfd = volume do fluido deslocado.

Quando um corpo é composto de material menos denso que o fluido onde está imerso, pode encontrar uma posição de equilíbrio flutuando na superfície. Este é o caso dos icebergs que ficam estáveis flutuando na água quando a porção de volume imersa gera empuxo suficiente para sustentar seu peso. Ou seja, denotando por Vi o volume imerso do iceberg, VT, seu volume total e ρg a densidade do gelo, a condição de equilíbrio se torna:

Resolvendo para Vi, 

 

Assim, obtemos que o volume imerso de um iceberg equivale a 92% de seu volume total, ficando apenas 8% visível fora d'água, dando origem à expressão "a ponta do iceberg".

Flutuação

Para um corpo flutuando em um líquido, temos as condições a seguir.

 

1) Ele encontra-se em equilíbrio:

E = P

2) O volume de líquido que ele desloca é menor do que o seu volume:

Vdeslocado menor que Vcorpo

3) Sua densidade é menor do que a densidade do líquido:

dcorpo < dliquido

4) O valor do peso aparente do corpo é nulo:

Paparente = P - E = O

A relação entre os volumes imerso e total do corpo é dada por:

E = P è d_liquidoV_imersog = d_corpoV_corpog è