Empuxo é a força que um fluido exerce sobre os corpos que são nele imersos. Quando um objeto é inserido em um fluido, uma força vertical e para cima passa a atuar sobre ele, tal força tem a mesma intensidade do peso do fluido deslocado pela inserção do objeto.
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Tópicos deste artigo
- 1 - Empuxo e o princípio de Arquimedes
- 2 - Casos de flutuação
- 3 - Exemplos de empuxo
- 4 - Fórmula da força de empuxo
- 5 - Exercícios resolvidos sobre empuxo
Empuxo e o princípio de Arquimedes
O princípio de Arquimedes afirma que todo corpo imerso em um fluido é sujeito à ação de uma força vertical que aponta para cima, cuja intensidade corresponde ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Essa força, por sua vez, é aquela que conhecemos por empuxo.
O empuxo é uma grandeza vetorial, medida em newtons, proporcional à densidade e ao volume do fluido deslocado bem como à aceleração da gravidade local.
Casos de flutuação
Um corpo será capaz de flutuar sobre um fluido quando sua densidade for inferior à densidade do fluido, nesse caso, a resultante das forças que atuam sobre o corpo na direção vertical é nula (forças peso e empuxo).
No caso em que a densidade do corpo é igual à densidade do fluido, ele permanecerá em repouso onde quer que seja colocado no interior do fluido, uma vez que o peso do fluido por ele deslocado é igual ao seu próprio peso.
Quando a densidade do corpo for maior que a do fluido, uma aceleração para baixo fará com que ele afunde, pois seu peso é maior que o peso do fluido que ele desloca, dessa maneira o corpo tende a parar no fundo do recipiente.
A sensação que temos ao elevar um corpo no interior de um fluido é de que ele parece mais leve do que realmente é, isso é o que chamamos de peso aparente. O peso aparente é calculado pela diferença entre o peso do corpo e o empuxo que atua sobre ele, no caso em que o peso aparente é nulo, o corpo vai permanecer em repouso sobre o fluido, confira:
Wap – peso aparente (N)
P – peso (N)
E – empuxo (N)
Exemplos de empuxo
O empuxo pode ser facilmente observado em qualquer situação em que um corpo flutua sobre a água, vamos conferir alguns exemplos:
- Um cubo de gelo flutua sobre a água, pois a densidade do gelo é ligeiramente inferior à da água no estado líquido,
- Um navio com cargas pesadas é capaz de flutuar, mesmo sendo tão pesado. Isso acontece porque a densidade do navio como um todo é inferior à densidade da água.
Fórmula da força de empuxo
A força de empuxo pode ser calculada por meio da fórmula mostrada abaixo, confira:
E – empuxo (N)
d- densidade do fluido (kg/m³)
g – gravidade (m/s²)
V – volume de fluido deslocado (m³)
Veja também: Termômetro de Galileu - como medir a temperatura usando o empuxo
Exercícios resolvidos sobre empuxo
Questão 1 – Metade de um corpo de 0,03 m³ é colocado dentro de uma piscina cheia de água. Determine a intensidade da força de empuxo exercida pela água sobre esse corpo e assinale a alternativa correta:
Dados:
dágua = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²
A) 200 N
B) 150 N
C) 5000 N
D) 450 N
Gabarito: Letra B
Resolução:
Vamos utilizar a fórmula do empuxo, porém, antes de usá-la, é necessário considerar que o volume do fluido deslocado será igual à metade do volume do corpo, observe o cálculo:
Com base no cálculo feito, a alternativa correta é a letra B.
Questão 2 – Sabe-se que os icebergs flutuam sobre a água com a maior parte de seu volume submerso. Determine qual é a porcentagem do volume de um iceberg que permanece debaixo d'água, sabendo que a densidade do gelo é igual a 0,92 g/cm³.
Dágua = 1,03 g/cm³
g = 10 m/s²
A) 89%
B) 96%
C) 87%
D) 92%
Gabarito: Letra A
Resolução:
Para resolver o exercício, dizemos que o empuxo que atua sobre o iceberg é igual a seu peso, uma vez que ele se encontra em equilíbrio, confira:
Para resolver o exercício, substituímos a massa pelo produto entre a densidade e o volume do iceberg, em seguida, no termo do volume referente ao empuxo (dgV) utilizamos Vi, pois o volume de água deslocado corresponde ao percentual do iceberg que está imerso na água. Por fim, fizemos a razão entre o volume imerso do iceberg pelo seu volume total. Dessa maneira, descobrimos que a porcentagem do iceberg que permanece submersa é de 89%, logo, a alternativa correta é a letra A.
