Diz se que o grego Arquimedes (282~212 a.C.) foi o primeiro
a estudar e formular este fenômeno físico.
Empuxo é a força do líquido sobre o corpo.
Portanto, em um corpo imerso em um líquido (por exemplo,
água), agem duas forças:
1)
Força
peso (P) – devido ao campo gravitacional terrestre (se o sistema se
encontra na Terra);
2)
Força
Empuxo (E) – devido à interação com o líquido.
Obviamente, temos as três seguintes condições, quando um
corpo está sob ação de um líquido.
a) A intensidade da força peso é menor que a força
de empuxo:
P < E →
O corpo flutua.
b) A intensidade da força peso é igual a força de
empuxo:
P = E →
O corpo permanece na posição onde foi
colocado.
c) A intensidade da força peso é maior que a força
de empuxo:
P > E →
O corpo afunda.
Sempre.
Todo corpo mergulhado em um fluido (liquido, ou gás) sofre,
devido a este (ao fluido), uma ação de força vertical para cima, cuja
intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
AS EQUAÇÕES:
Seja VF o
volume do fluido deslocado pelo corpo. Então a massa do fluido deslocado (mF) é calculada pela
seguinte relação:
Sendo,
mF = massa do fluido deslocado (Kg)
ρF =
densidade do fluido (Kg/m³)
VF = Volume do fluido deslocado (m³)
A intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa
deslocada:
Sendo,
g = aceleração da gravidade (m/s²)
As equações a seguir valem para corpos totalmente imersos.
Portanto, o volume do fluido deslocado é igual ao próprio volume do corpo.
Onde
P = peso do corpo (N)
ρC =
densidade do corpo (Kg/m³)
VC = Volume do corpo (m³)
g = aceleração da gravidade (m/s²)
E = empuxo (N)
ρF =
densidade do fluido (Kg/m³)
VF = Volume do fluido deslocado (m³)
Quanto ao movimento do corpo no fluido:
Como temos que:
Portanto, comparando-se as duas expressões nota-se que:
Se
O corpo desce em movimento acelerado: (FR = P –
E)
Se
O corpo sobe em movimento acelerado: (FR = E – P)
Se
O corpo permanece em equilíbrio: (FR = 0)
Peso aparente:
Quando um corpo mais denso que um líquido é totalmente
imerso nesse líquido, observamos que o valor do seu peso, no líquido, é
menor do que no ar. A diferença entre o valor do peso real e do peso aparente
corresponde ao empuxo; logo, o peso aparente é a diferença entre o peso real e
empuxo.
CONDIÇÃO DE FLUTUAÇÃO
Têm-se as seguintes condições:
1) Encontra-se em equilíbrio:
2) O volume de líquido que o corpo desloca é menor
do que o seu volume:
3) A densidade do corpo é menor do que a densidade
do líquido:
4) A força resultante sobre corpo é nula:
5) A relação entre os volumes imerso e total do
corpo é:
