quinta-feira, 4 de outubro de 2012

Um pouco sobre empuxo


Empuxo
Você já percebeu que os objetos parecem ficar mais leves quando imersos na água? É fácil verificar isso. Verifique o peso de um objeto antes de colocá-lo dentro da água e depois de imerso na água. A perda aparente de peso depende do material utilizado (na realidade, depende de sua densidade). Alguns chegam a "perder" todo o peso (eles bóiam).

Por que alguns objetos bóiam na água?
Por que um navio de aço flutua?
A explicação para isso é que o líquido exerce uma força vertical (para cima) sobre os objetos imersos nele. Essa força é conhecida como empuxo.
Arquimedes entendeu muito bem esse fenômeno e enunciou, no seu livro "Sobre os Corpos Flutuantes", a sua famosa lei:
Qualquer objeto sólido imerso num líquido "perde" peso de tal forma que o "peso perdido" é igual ao peso da quantidade de líquido que ele desloca.
Empuxo = peso do volume do fluido deslocado
Pf = Peso do fluido deslocado
df= densidade do fluido deslocado
Vf = Volume do fluido
g = aceleração da gravidade
mf = massa do fluido deslocado
Empuxo no cotidiano

Portanto, a força conhecida como empuxo (a aparente perda de peso) é tal que:
Portanto, sobre um objeto parcial ou totalmente imerso num fluido devemos considerar mais uma força, que é o empuxo.
Sendo:
E = Intensidade do Empuxo
Temos as seguintes fórmulas:
mf = df x Vf
Pf = mf x g = df x Vf x g
A partir das fórmulas acima, temos a fórmula geral:
E = df x Vf x g


1. Objetos com densidade uniforme flutuam

Objetos com densidade menor do que a do líquido no qual estão imersos flutuam. Uma bola de isopor flutua. Se a submergirmos num líquido ela tende a subir. Os dois efeitos resultam do empuxo.

2. Objetos "ocos" flutuam

demonstração do empuxo
Um objeto oco tem mais facilidade de flutuar. Um navio só flutua porque ele não é todo de ferro. As partes ocas ou vazias do navio reduzem sua densidade em relação àquela do ferro maciço. Um navio é tão oco que a sua densidade média é bem menor do que a densidade da água.

3. Uma tigela flutuando

uma tigela flutuando e depois de ser quedrada
Uma tigela funda flutua sobre a água. O que ocorre se, em seguida, quebrarmos a tigela?

4. Garrafa boiando

garrafa tampada boiando
As garrafas em geral flutuam. No entanto, se como resultado das ondas a água começar a penetrar na garrafa, depois de algum tempo ela afundará.

5. facilitando a flutuação

a densidade média dos seres vivos é praticamente igual à densidade da água.
As pessoas têm facilidade para boiar na água. O mesmo vale para os animais. Isso demonstra que a densidade média dos seres vivos é praticamente igual à densidade da água.

Quando você estiver de barriga para cima na água, inspire uma certa quantidade de ar a mais. Você perceberá que o seu corpo passará a flutuar com mais facilidade. Por quê?

6. Objetos mais leves que o ar

um dirigível contendo no seu interior gas de hidrogênio que é mais leve que o ar
Os gases também são fluidos. Eles diferem dos líquidos por possuírem uma densidade menor do que estes. A Terra é envolta por uma mistura de gases (a atmosfera terrestre). A Terra está, portanto, envolta por uma camada de fluido.
Objetos cuja densidade seja menor do que a densidade da atmosfera tendem a flutuar (dizemos que esses objetos são mais leves do que o ar). Novamente aqui isso pode ser explicado pelo princípio de Arquimedes.

Você já deve ter visto os dirigíveis ou balões, que são grandes objetos (relativamente leves) contendo no seu interior gases mais leves do que o ar (especialmente hidrogênio).

A ascensão de um dirigível é facilitada ao inflarmos o mesmo. Esvaziá-lo facilita a sua descida.

Fonte: "E-física,ensino de física on-line"