EMPUXO E Princípio DE ARQUIMEDES
O peso aparente do corpo quando mergulhado é menor do que o peso do corpo. Esta diferença existe porque a água exerce uma força para cima que equilibra parcialmente a força da gravidade.
Quando completamente imersa uma rolha sofre uma força para cima, da pressão da água, que é maior do que a força da Gravidade.
A força exercida por um fluido sobre um corpo total ou parcialmente imerso nele é chamada de força de empuxo. Ela é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
25
Diminuição do peso é igual ao do fluido deslocado
1EE - aula 10 Wednesday, September 13, 2017 8:16 AM
Como a parte inferior do objeto está mais abaixo da superfície do que a parte superior, a pressão é
necessariamente maior do que no topo, resultando em uma força para cima sobre o objeto, chamada força
de empuxo.
Se a força de empuxo for maior do que o peso de um objeto ele flutua.
"Um corpo total ou parcialmente mergulhado em um fluido sofre um empuxo de baixo para cima igual ao peso do fluido por ele deslocado"
Princípio de Arquimedes
Fg = mg = força da gravidade
F1 = força do fluido na parte superior (pressão x área) F2 = força do fluido na parte inferior
Fm = força da mola
E = F2 - F1 = empuxo
Fm = Fg - E (menor do que fora do fluido)
Substituindo o volume anterior pelo próprio fluido
F1 e Fe são idênticas, então
E = F2 - F1 = peso do fluido (está em equilíbrio)
Portanto: E = peso do fluido deslocado.
E = mfg = fVfg
Arquimedes (287—212 a.C.) recebeu a tarefa de determinar,
de forma não-destrutiva, se uma coroa feita para o rei Hieron II era de ouro puro ou tinha sido adulterada com algum metal mais barato.
Uma bola de plástico, sólida, de raio R igual a 2,0 cm, está ligada ao fundo de um aquário cheio de água-doce por uma corrente sem massa. A densidade do plástico vale ρplástico= 600 kg/m3. Encontre a força de tração na corrente.
Importante: O empuxo não depende das propriedades do objeto. Depende somente da quantidade de fluido que ele desloca.
Conta-se que ele encontrou a solução ao mergulhar em uma banheira e imediatamente correu para casa, nu pelas ruas de
Siracusa, gritando "Encontrei!".
Aconteceu antes da descoberta das leis de Newton. Arquimedes descobriu
uma maneira simples e precisa de comparar a densidade da coroa com a densidade do ouro
Pendurou a coroa em um dos braços da balança e, no outro braço, pendurou uma pepita de ouro puro de mesma massa e mergulhou o conjunto numa bacia.
Pediram para Arquimedes para determinar se uma coroa feita para o
rei consistia de ouro puro. De acordo com a lenda ele pesa a coroa no
e depois na água. Suponha que no ar a coroa tenha marcado 7,84N e
água 6,84N. O que Arquimedes disse ao rei ?
2 ovos crus • 2 copos transparentes • água • sal •
Experiência com ovo.
http://www2.bioqmed.ufrj.br/ciencia/Ovo3.htm
>
O que fazer:
Encha os dois copos com a mesma quantidade de água. Coloque uma quantidade de água suficiente para cobrir bem um ovo. Em um dos copos, adicione 2 colheres de sal e mecha bem até dissolver.
Curiosidade:
Se estiver fresco, o ovo afunda. Se não estiver fresco, ele boia. Isso acontece porque o ovo fresco (ou recém-posto) preenche quase toda a casca e contém uma pequena bolsa de ar no interior. À medida que o ovo "envelhece", ele perde água de seu interior que evapora através dos poros da casca. Assim, a bolsa de ar cresce e o ovo fica menos denso (já que perdeu massa e manteve o mesmo volume pois a casca continua intacta).
A 0°C, o gelo possui densidade ρgelo= 917 kg/m3. Que fração de um cubo de gelo flutua
Um cubo de gelo de 10 cm flutua na água, 1cm dele fica fora d'água. Se cortamos um centímetro quanto ficará fora d'agua ?
Com o resultado explique porque mesmo com o desgaste as montanhas diminuem muito pouco de tamanho, mesmo em escala geológica.
Quando corta, 90% dentro d'agua: .9X9 = 0,81.
Se o bloco de Fe é colocado
Sob o bloco de madeira o que acontecera? A porção de madeira mergulhada não diminui ou aumenta ?
A densidade do gelo 90% da agua. A do álcool 80% da água. Uma pedra de gelo num coquetel flutua mais alto ou mais baixo do que na água ?
03/
Da mesma forma, uma montanha flutua sobre o manto da terra Isso é porque a crosta terrestre continental é 0,85 vezes a densidade do manto que flutua em cima; assim, cerca de 85% de uma montanha se estende abaixo da superfície da terra.
Um barco de peso 1000 N navega num rio. Qual o empuxo exercido pela água?
Se ele navegar no mar a parte submersa será maior ou menor ?
Qual seria o empuxo?
É o volume do submerso seu peso não-objeto-que determina a força de empuxo. A força de empuxo é igual ao peso do volume do líquido deslocado.
Se um objeto vai afundar ou flutuar em um líquido depende de como a força de empuxo compara com o o peso do objeto.
Um objeto mais denso do que o líquido no qual ele está imerso vai afundar. Um objeto menos denso do que o líquido no qual ele está imerso flutuará. Um objeto com a mesma densidade do liquido não irá nem afundar nem flutuar
Boia faz diminuir a densidade ( massa /volume)
Peixes tem mesma densidade da agua mas pode muda-la inflando ou esvaziando um saco de ar.
Submarinos usam tanques de lastro para varia profundidade. 03/03/2015 14:56 - Recorte de Tela
Crocodilos engolem pedras para se deslocar submersos com mais facilidade.
03/03/2015 15:11 - Recorte de Tela
Considere um de 1kg de ferro sólido. Porque o ferro é quase oito vezes mais denso que a água, ele desloca apenas 1/8 Kg de água quando submerso, que não é suficiente para mantê-lo à tona.
Solução: remodelar o material, de forma que o peso do volume de água deslocada seja maior que seu peso.
Barcos antigos eram feitos de madeira. Porque madeira e menos
densa que agua
O bloco de ferro afunda. O mesmo material construído na forma de bandeja não afunda. O aço é mais denso que a água. Como um barco de aço pode
O comportamento pode ser muito complicado. O movimento turbulento Não é trivial a descrição
Vamos nos limitar ao escoamento não turbulento de um fluido ideal.
Fluido Ideal: incompressível e sem viscosidade, ou seja, sua densidade não muda com a Pressão e não dissipa energia.
Vamos imaginar um fluido escoando num tubo de secção reta variável Fluidos em movimento
Exemplo: O sangue escoa numa artéria de raio 0,3cm com v = 10cm/s e entre numa região onde o raio foi reduzido a 0,2 cm devido a uma arteriosclerose. Qual a velocidade do sangue na parte mais
Mais estreita ?
Equação de Bernoulli
Permite estudar fluido em movimento. Por conta do movimento aparece alguns efeitos interessantes
Equação de Bernoulli descreve uma lei para fluido ideias: se viscosidade e incompressíveis. Fluido é conservado: AV = av (Volume/tempo)
Relaciona pressão, elevação e velocidade de um fluido num escoamento R = Av = cte
Girafas saudáveis possuem pressão sanguínea alta. A equação de Bernoulli sugere que, quando o sangue flui para cima
em uma velocidade constante , do coração ao cérebro, a pressão P cairá à medida que a altura y do sangue aumenta. Para o sangue alcançar o cérebro com a pressão mínima exigida, o coração humano oferece uma pressão máxima de cerca de 120 mmHg. A distância verticaI do coração ao cérebro é muito maior para uma girafa, de modo que seu coração precisa produzir uma pressão muito maior (cerca de 280 mmHg).
