Se um peixe torna-se mais denso, ele afundará; se torna-se menos denso, flutuará. Em termos da força de empuxo, qual a explicação para isso?
Passo 1
O enunciado diz que, ao alterar sua densidade, um peixe afunda (quando fica mais denso) ou flutua (quando fica menos denso). O conteúdo aqui é o Princípio de Arquimedes, que relaciona a força de empuxo com a densidade do fluido e o volume deslocado.
Passo 2
Pelo Princípio de Arquimedes, a força de empuxo que age para cima no peixe é igual ao peso do volume de água que ele desloca. Se o peixe desloca um volume
de água de densidade
, então
Passo 3
O peso do peixe é dado pela sua massa vezes
. Se o peixe tem densidade
e volume total
, então
Passo 4
A situação de equilíbrio (flutuar) ou de queda (afundar) depende da comparação entre
e
:
- Se
, então , ou seja, e o peixe sobe (flutua). - Se
, então , ou seja, e o peixe desce (afunda).
Passo 5
O peixe regula sua densidade ajustando o volume de gás em sua bexiga natatória. Assim, ao diminuir
abaixo de
ele flutua, e ao aumentar
acima de
ele afunda.
Resposta
Quando o peixe fica mais denso, seu peso
passa a ser maior que o empuxo
, resultando numa força líquida para baixo e fazendo-o afundar. Quando ele diminui sua densidade abaixo da da água, o empuxo supera seu peso e ele flutua.