[KAROLINE GONCALVES DE ALBUQUERQUE] Uma pedra com
de massa e
de volume é imersa em água. Qual é a força de empuxo exercida pela água na pedra? Você pode considerar a densidade da água como sendo
e
.
Passo 1
Vamos organizar o que o enunciado nos deu e o que ele pede. Pergunta: qual é a força de empuxo exercida pela água na pedra? Dados do enunciado:
(massa da pedra),
(volume da pedra),
(densidade da água, fornecida),
(aceleração da gravidade, fornecida).
Observação: a pedra está imersa na água, então ela desloca um volume de água igual ao seu volume.
Observação: a pedra está imersa na água, então ela desloca um volume de água igual ao seu volume.
Passo 2
Princípio físico que usamos (explicando devagar e com cuidado): o empuxo é a força para cima que um fluido exerce sobre um corpo imerso. A regra prática (Princípio de Arquimedes) diz que o empuxo é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo. Em fórmula:
onde
é o empuxo (em newtons,
),
é a densidade do fluido (em
),
é o volume de fluido deslocado (em
),
é a aceleração da gravidade (em
).
No nosso caso o fluido é água e o corpo (a pedra) está totalmente imerso, então (o volume da pedra).
No nosso caso o fluido é água e o corpo (a pedra) está totalmente imerso, então
Passo 3
Precisamos usar unidades consistentes (SI). O volume foi dado em
, convertemos para
. Lembre que
. Portanto:
Agora aplicamos a fórmula do empuxo com
,
e
:
Passo 4
Fazendo as contas passo a passo:
Portanto o valor numérico do empuxo calculado é
(unidade do SI: newton). Como contexto útil para a prova: o peso da pedra é
que é bem maior que o empuxo (
), então a pedra afunda — só mencione isso se a pergunta pedir saber se ela flutua ou afunda.