Por que é mais fácil levantar uma pessoa dentro da água do que fora da água? Que princípio físico está envolvido nesta situação?
Passo 1
O enunciado pergunta por que é mais fácil levantar uma pessoa quando ela está submersa na água do que quando está só no ar, e quer que a gente identifique o princípio físico envolvido.
Conteúdo: Mecânica de fluidos – especificamente o Princípio de Arquimedes.
O que vamos precisar:
Conteúdo: Mecânica de fluidos – especificamente o Princípio de Arquimedes.
O que vamos precisar:
- Entender o que é força de empuxo (ou força de flutuação).
- Conhecer a densidade dos fluidos (água e ar).
- Saber que a força de empuxo reduz o “peso aparente” do objeto.
Passo 2
Vamos à teoria: o Princípio de Arquimedes diz que “um corpo total ou parcialmente imerso num fluido sofre de baixo para cima uma força igual ao peso do fluido deslocado por ele”. Essa força é o empuxo
.
Em fórmula:
Em fórmula:
onde
-
-
-
Passo 3
Agora comparemos água e ar:
- Densidade da água:
kg/m³. - Densidade do ar:
kg/m³.
Supondo que o volume da pessoa imersa seja
, o empuxo na água é
enquanto no ar é
Como
, temos
.
Passo 4
O “peso aparente” que você precisa suportar para erguer a pessoa é o peso real menos o empuxo:
Dentro da água,
Resposta
É mais fácil erguer a pessoa na água porque o empuxo (força de Arquimedes) é muito maior nesse fluido do que no ar, reduzindo bastante o peso aparente que você precisa vencer.