Como a força de empuxo sobre um objeto submerso se compara ao peso da água deslocada? E faça distinção entre um corpo submerso e um corpo imerso.
Passo 1
O enunciado quer saber como a força de empuxo sobre um objeto se compara ao peso da água que ele desloca e pede para distinguir “corpo submerso” de “corpo imerso”. O conteúdo é o Princípio de Arquimedes, que relaciona empuxo, densidade do fluido e volume de fluido deslocado.
Passo 2
O Princípio de Arquimedes afirma que a força de empuxo
sobre um corpo em repouso num fluido homogêneo é igual ao peso do fluido deslocado. Em fórmula:
onde
é a densidade do fluido,
é o volume de fluido deslocado pelo corpo e
é a aceleração da gravidade.
Passo 3
Corpo submerso é aquele completamente abaixo da superfície do fluido. Nesse caso o volume deslocado coincide com o volume total do corpo,
, de modo que
isto é, o empuxo é exatamente o peso de uma massa de fluido igual ao volume do corpo.
Passo 4
Corpo imerso (no sentido geral) pode estar apenas parcialmente mergulhado. Se apenas parte do corpo fica abaixo da superfície, o volume deslocado é menor que o volume total, digamos
. Então
ou seja, o empuxo corresponde ao peso da porção de fluido efetivamente deslocada.
Passo 5
Em qualquer situação, a força de empuxo é sempre igual ao peso da água (ou do fluido) deslocada. A diferença entre “submerso” e “imerso” está apenas em o volume deslocado ser todo o volume do corpo (submerso) ou parte dele (imerso parcialmente).
Resposta
A força de empuxo é sempre igual ao peso da água deslocada,
. Um corpo submerso está totalmente sob a superfície (desloca um volume igual ao seu volume total), enquanto um corpo imerso pode estar apenas parcialmente mergulhado (desloca apenas o volume submerso).