Quem disse Todo corpo mergulhado na água recebe um impulso vertical?

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“Todo corpo mergulhado em um liquido ou gás recebe um empuxo vertical para cima igual ao peso do liquido deslocado pelo corpo”.

Esse enunciado é do famoso principio de Arquimedes (Força de empuxo). Arquimedes foi um matemático, inventor e físico grego que viveu no século três antes de cristo em Siracusa, hoje atual Sicilia (Italia), antes pertencente a Grécia. Grandes descobertas e aplicações até hoje usadas nas ciências exatas se devem a ele.

Como sabemos o empuxo é a força vertical orientada para cima, exercida pelo líquido. Arquimedes conseguiu fazer as descobertas que para as leis da hidrostática se tornaram essenciais e são objeto de estudo a pouco mais de dois milênios.

A pedido de um rei da época que desconfiava ter sido enganado por um homem que não teria usado a quantidade de ouro necessária para fabricar uma coroa. Arquimedes depois de muito tempo de estudo e de não conseguir obter resultados, segundo conta a lenda, ao entrar em uma banheira para tomar banho, ele observou que a quantidade de agua que saía da banheira ao entrar era correspondente ao volume do seu corpo. Com essa observação Arquimedes teria pegado a coroa e colocado na banheira, analisado se o volume da coroa de ouro do rei corresponderia ao mesmo volume de ouro dado ao homem para fazê-la, Arquimedes teria provado que o homem havia enganado o Rei.

Certos questionamentos que nos aparecem no dia a dia, e com o princípio de Arquimedes podemos encontrar algumas explicações, como por exemplo, saber se um corpo colocado num fluido afunda ou flutua. Através da nossa definição sobre empuxo fica fácil imaginarmos ou até mesmo praticarmos tal experiência. Se colocarmos um bloco de isopor em um balde com água notaremos que o isopor flutuará sobre a água devido o peso do isopor se igualar a força de empuxo, levando em consideração é claro que a pressão sobre o corpo mergulhado varia de acordo com a profundidade. Observaremos também que colocando um bloco de chumbo no mesmo balde e com a mesma quantidade de água do experimento realizado com o isopor notaremos que o bloco de chumbo afundará, pois a força da gravidade ou peso do chumbo é maior do que a força de empuxo.

Bibliografia:
Física volume único - Alberto Gaspar  Física volume 2 - Antônio Máximo - Beatriz Alvareng  Física para o ensino médio - Aurélio Gonçalves Filho-Carlos Toscano.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/hidrostatica/arquimedes-e-a-hidrostatica/

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  1. 1. Aceite para publicação em 21 de Maio de 2010. Publicado sob uma Licença Creative Commons
  2. 2. Impulsão e a Lei de Arquimedes
  3. 3. Porque é que um navio, que pesa muitas toneladas, flutua e uma pequena esfera metálica não flutua? Porque flutuam no ar, os balcões de ar quente? Como funcionam os submarinos? Porque é que uma pessoa flutua mais facilmente na água do mar do que na água doce de uma piscina? Nesta unidade vais aprender
  4. 4. É a Arquimedes (287 a.C.- 212 a.C.), físico e matemático grego, que viveu em Siracusa, Sicília, que se deve a descoberta da força de impulsão. Reza a lenda que, por volta do séc. III a.C.,o rei Hieron de Siracusa havia encomendado uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade que supostamente o protegera nas suas conquistas. A lenda de Arquimedes  Entretanto, foi levantada a acusação de que o ourives o enganara, misturando o ouro maciço com prata na manufactura da coroa. Para descobrir a verdade, Hieron pediu a ajuda de Arquimedes. A sua tarefa seria descobrir, sem danificar o objecto, se a coroa era 100% em ouro, ou se continha uma parte feita em prata.
  5. 5. Certo dia, Arquimedes terá descoberto a solução para o problema, enquanto tomava banho. A solução do seu problema levou-o a enunciar a Lei de Arquimedes. Ora Arquimedes, de quem se diz que era muito distraído, ficou tão entusiasmado com a sua descoberta que saltou da banheira e saiu para a rua, completamente nu, gritando: «Eureka! Eureka!», que significa: Descobri! Descobri! A lenda de Arquimedes
  6. 6. Qualquer corpo mergulhado num fluido (liquido ou gás), fica sujeito a uma força vertical, com sentido de baixo para cima, exercida por esse fluido. Essa força designa-se por impulsão e representa-se por I. Quando estamos dentro de água parecemos ser mais leves, havendo a sensação de que algo nos empurra para a superfície da água. Impulsão A impulsão nos líquidos é muito maior do que nos gases
  7. 7. Qualquer corpo mergulhado num liquido tem um peso inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por peso aparente do corpo. Peso aparente = peso real – impulsão O peso aparente é a resultante de duas forças com sentidos opostos o peso real e a impulsão. P I Pap peso real peso aparente I
  8. 8. Qualquer corpo mergulhado num liquido tem um peso inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por peso aparente do corpo. Pap = Pr – I I = Pr – Pap Peso aparente = peso real – impulsão
  9. 9. Porque razão uns corpos flutuam na água e outros não?
  10. 10. Quando é que um corpo vai ao fundo? Se dentro do líquido I < P, o corpo vai para o fundo
  11. 11. Se dentro do líquido I = P, o corpo fica em equilíbrio no interior do liquido Quando é que um corpo fica no interior de um líquido?
  12. 12. Se dentro do líquido I > P, o corpo sobe até que I = P, e o corpo flutua Quando é que um corpo flutua? Para que um corpo flutue , num determinado fluido, é necessário que a densidade desse corpo seja menor do que a do fluido.
  13. 13. Qualquer corpo mergulhado num líquido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao do peso do volume de líquido deslocado. Lei de Arquimedes I = P líquido deslocado I = Pr – Pap
  14. 14. Lei de Arquimedes Como ρ água = 1,0 g/cm3 , a 4ºC ρ = m v m 50 cm3 I = P líquido deslocado 1,0 g/cm3 = Podemos calcular também a massa do líquido deslocado, a partir do seu volume: e novamente
  15. 15. De que depende a Impulsão? Água doce Água salgada No mar morto a densidade da água é muito grande devido à sua elevada salinidade Quanto maior a densidade de um fluído, maior é a impulsão Como a densidade dos líquidos é muito maior do que dos gases, a sua impulsão também é muito maior do que a dos gases.
  16. 16. De que depende a Impulsão? Quando está em forma de cesto, o volume imerso é maior. Quanto maior for o volume imerso, maior é a impulsão Se colocarmos plasticina em forma de esfera, dentro da água, verificamos que ela vai ao fundo. Se a moldarmos em forma de cesto ela vai flutuar. Porquê? Segundo a Lei de Arquimedes, se o volume do liquido deslocado é maior, também o valor do seu peso é maior, o que origina uma maior impulsão.
  17. 17. Maior o volume imerso Impulsão Maior densidade do líquido Maior Impulsão Maior Impulsão
  18. 18. Os barcos, apesar de serem feitos de materiais densos como o ferro e o aço, flutuam na água porque recebem desta uma impulsão suficiente para compensar o seu enorme peso. Como? Nos navios o volume da parte imersa é muito grande, para que seja também muito grande o volume da água deslocada, e consequentemente, a impulsão. A forma da parte inferior dos navios , está estudada para que a impulsão aumente ao aumentar o peso do navio devido à carga, de modo a que se tenha sempre: I = - P Porque flutuam os barcos? P I vectorialmente em módulo dos vectores I = Pou
  19. 19. Os submarinos dispõem de tanques especiais no casco. Para submergir há válvulas que abrem, permitindo a entrada de água do mar para esses tanques. O peso do submarino aumenta, passando a ser superior à impulsão: Para vir à superfície, os tanques são esvaziados através de ar comprimido. Como o valor do peso diminui sem variar o volume do submarino, a impulsão torna-se maior do que o peso do submarino fazendo-o vir à superfície. I > P Como funcionam os submarinos? P = I P > I I > P P = I P > I
  20. 20. De acordo com o principio de Arquimedes, um balão elevar-se-á no ar, quando o valor do seu peso for inferior ao valor da impulsão que o ar exerce sobre ele. Para se conseguir esta condição os balões são normalmente cheios com um gás menos denso que o ar, como o hélio, ou, então com ar quente. O ar quente é menos denso que o ar frio, pois o aquecimento provoca um aumento de volume e consequentemente diminuição da densidade. O ar dentro do balão, torna-se assim menos denso, que o ar que o rodeia. Porque flutuam os balões de ar quente?
  21. 21. E agora coloca-te na pele de Arquimedes… Com base nas considerações que foram feitas nesta apresentação, propõe uma explicação de como Arquimedes poderia ter chegado à solução do problema proposto por Hieron. Nota: a banheira de Arquimedes estava completamente cheia!
  22. 22. Este trabalho está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição- Partilha nos termos da mesma Licença 3.0 Unported. Para ver uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ ou envie uma carta para Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California 94105, USA Autor: Dina Clemente

Quem disse que todo corpo mergulhado na água recebe um impulso vertical?

A equação anterior expressa matematicamente a Lei de Arquimedes: “Todo o corpo mergulhado num fluido recebe, da parte deste, uma impulsão vertical de baixo para cima e de intensidade igual ao valor do peso do colume de fluido deslocado pelo corpo.”

O que diz a teoria de Arquimedes?

Empuxo e o princípio de Arquimedes De acordo com o princípio de Arquimedes: “Qualquer objeto, total ou parcialmente imerso em um fluido ou líquido, é impulsionado por uma força igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.”

Como se chama a força que impulsiona os corpos mergulhados?

O que é empuxo? Trata-se da força que surge em todo objeto mergulhado em um fluido. Ele corresponde ao peso do volume de líquido deslocado pelo corpo. Empuxo é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente nele.

O que diz a lei do empuxo?

A lei de Arquimedes estabelece o seguinte: um corpo total ou parcialmente mergulhado em um fluido em equilíbrio recebe dele uma força (chamada empuxo) vertical, de baixo para cima, de módulo igual ao módulo do peso da quantidade de fluido deslocado pelo corpo.