Já se perguntou como navios extremamente pesados boiam, enquanto muitos objetos mais leves afundam? Ou como um balão pode flutuar no ar? Esses fenômenos se devem ao empuxo.
O que é empuxo?
Empuxo é uma força vertical orientada para cima que surge quando um objeto está imerso, parcial ou totalmente, em um fluido. Essa força surge por conta de uma diferença no valor de pressão na parte inferior do objeto e na parte superior, fazendo com que a força seja orientada para cima.
Qual o valor desta força?
O valor do empuxo é igual ao peso do fluido que foi deslocado. Se for colocada uma caixa de leite de um litro dentro de uma piscina, o empuxo terá o valor do peso de um litro de água. Agora, se colocarmos essa mesma caixa em uma piscina de mercúrio, o empuxo terá o valor do peso de um litro de mercúrio, que, por ser mais denso, pesa mais que o mesmo volume de água.
Veja a fórmula:
Onde d é a densidade do fluido onde o objeto está imerso, V é o volume de fluido deslocado, e g é a aceleração da gravidade. Repare como fica mais fácil lembrar da fórmula se você pensar desta forma:
A densidade de algo é:
Logo, a massa é:
E como empuxo vale o peso do fluido deslocado e peso é massa vezes gravidade, temos que:
Se o corpo imerso no fluido tiver densidade menor que o fluido, ele flutuará. Porém, se tiver densidade maior que o fluido, irá afundar.
Agora, voltando ao caso de um navio muito pesado: para que ele flutue, basta que o peso do volume de fluido deslocado pelo casco do navio seja igual ao seu peso dele. Da mesma forma, um balão tem que ser bem grande para sustentar algumas pessoas, pois a densidade do ar é muito pequena comparada com a da água; logo, precisa-se deslocar um grande volume de ar para conseguir empuxo o suficiente para flutuar.
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Referências
TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Physics for scientists and engineers, sixth edition. New York: W. H. Freeman and Company, 2008.
