suspenso por uma balança e imerso na água. A dimensão de
é vertical e o topo do bloco está
abaixo da superfície da água. (considere:
)
c) Determine o empuxo.
Passo 1
O enunciado pede: determinar o empuxo sobre o bloco.
Informações fornecidas (peguei estas medidas do enunciado/imagem):
- Dimensão vertical do bloco:
. - O topo do bloco está a
abaixo da superfície da água. - Densidade da água:
. - Pressão atmosférica:
. (fornecida, mas não necessária para calcular o empuxo neste caso)
Passo 2
Conceito usado (aula curta): princípio de Arquimedes.
- O empuxo
que a água exerce sobre um objeto imerso é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Isso é a essência do princípio de Arquimedes. - A fórmula é
onde:
-
é a densidade do fluido (no nosso caso, da água), em . -
é o volume do fluido deslocado pelo corpo, em . Para um corpo totalmente imerso, é simplesmente o volume do corpo. -
é a aceleração da gravidade, em . Usamos . - Unidade:
em vezes em vezes em dá (newton), que é unidade de força.
Passo 3
Determinar se o bloco está totalmente imerso (para saber se
é o volume total do bloco).
- O topo do bloco está a
abaixo da superfície e a altura do bloco é . - Como
, o bloco está inteiramente abaixo da superfície (o fundo chega a de profundidade). Portanto o bloco está totalmente imerso e .
Passo 4
Calcular o volume do bloco (conversão de unidades e conta passo a passo).
- Converter a dimensão para metros:
- Assumindo que a dimensão vertical
é a aresta de um bloco cúbico (figura mostra um cubo), o volume do cubo é aresta ao cubo: - Calcular:
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Passo 5
Calcular o empuxo usando a fórmula de Arquimedes.
- Substituindo
, e : - Fazer as multiplicações:
- Arredondando com três algarismos significativos (as medidas dadas têm três algarismos), obtemos
Passo 6
Interpretação rápida e incentivo:
- O empuxo calculado
é exatamente o peso da água que ocupava o lugar do cubo. Esse valor é a força vertical para cima que a água aplica no bloco. - Bom trabalho! Está indo bem — entender esse procedimento (ver se está totalmente imerso, calcular o volume deslocado e aplicar
) resolve a maioria dos exercícios de empuxo.