Se um objeto afunda ou flutua depende da densidade do objeto e do fluido no qual ele está imerso. Um objeto que é mais denso que um fluido afundará no fluido enquanto um objeto menos denso irá flutuar. Um objeto flutuante é dito ser flutuante. O inventor grego clássico Arquimedes foi o primeiro a entender que a flutuabilidade é uma força e afirmou isso em um importante princípio que leva seu nome. O Princípio de Arquimedes afirma que qualquer objeto imerso ou flutuando em um fluido é impulsionado por uma força igual ao peso do fluido deslocado.
Bola de Ferro na Água
Considere uma bola de ferro de volume 1 cc (cm-cubed) imerso em água. Encontre as densidades de ferro e água das tabelas em um manual de química ou livro-texto.
Observe que a densidade de ferro (7,87 g por cm-cúbico) é muito maior do que a densidade da água (1 g por cm- cúbico.)
Determine a força de empuxo atuando na esfera de ferro multiplicando a densidade da água pelo volume deslocado de água: 1 grama /cm-cúbico x 1 cm-cúbico = 1 g. A bola de ferro pesa 7,87 g, que é maior do que a força de empuxo e, portanto, a bola de ferro afunda.
Balão de hélio
Considere um balão que contém 10.000 pés cúbicos (ft-cubed) gás hélio. Perto da superfície da Terra e a uma temperatura de 68 graus Fahrenheit, a densidade do hélio é de cerca de 0,02 libras (lbs) por pé cúbico (ft-cubed), e a densidade do ar é de cerca de 0,08 lbs por ft-cubed.
Calcule o peso do ar deslocado da seguinte forma: 10.000 pés cúbicos x 0.08 lbs /ft-cubed = 800 lbs. Calcule o peso do hélio no balão: 10.000 pés-cúbicos x 0.02 lbs /ft-cubed = 200 lbs.
Note, de acordo com o princípio de Arquimedes, que o ar exerce uma força flutuante de 800 libras no balão. Como o hélio no balão pesa apenas 200 libras, o balão subirá se o peso total do balão e do equipamento for menor do que a diferença entre o peso do ar e o peso do hélio, que é de 600 libras. À medida que o balão sobe, o peso do ar deslocado diminui devido à diminuição da densidade do ar. O balão vai parar de subir quando seu peso é equilibrado pela força de flutuação do ar.
