Enunciado

Considere um funil cônico imerso lentamente, com a boca maior para baixo, em um recipiente com água. Discuta a força necessária para submergir o funil, se a sua ponta estiver aberta para a atmosfera. Compare com a força necessária para submergir o funil, quando sua ponta estiver bloqueada com uma rolha.

Passo 1

O problema nos apresenta dois casos: bico do funil aberto para a atmosfera ou com o bico do funil selado. Bom, com o bico do funil aberto para a atmosfera, as pressões dentro e fora do funil são iguais, portanto, nenhuma força de pressão líquida atua no funil. Logo, a força necessária deverá ser constante até o contato com a água. Em contato com a agua, uma força de flutuação atuará no volume daqueles localizados abaixo da superfície.

A parte mais larga da seção cônica é a que sentirá o primeiro contato com a agua. A força de flutuação aumenta à medida que a profundidade de submersão aumenta, até que o funil esteja totalmente submerso. Nesse ponto, a força de flutuação (empuxo) será constante e igual ao peso da água deslocada pelo volume da material.

F = ρ g V

Se o material do funil for menos denso que a água, ele tenderá a flutuar parcialmente submerso na água. A força necessária para apoiar o funil diminuiria para zero e depois se tornaria negativa para submergir completamente o funil. No entanto, se o material do funil fosse mais denso que a água, ele não tenderia a flutuar, mesmo quando totalmente submerso.

Tampando o bico do funil, o ar ficará preso dentro do mesmo. À medida que o funil é submerso gradualmente abaixo da superfície da água, ele desloca um volume igual ao volume do material do funil mais o volume de ar retido. Assim, sua força de flutuação será muito maior do que quando o bico estiver aberto para a atmosfera.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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