Bóias, balões e navios são exemplos familiares de itens que flutuam. O fenômeno da flotação, no entanto, não é comumente entendido. Flotação foi explicada pela primeira vez pelo matemático grego clássico, Arquimedes, que formulou o famoso princípio que leva seu nome. O Princípio de Arquimedes afirma que um objeto total ou parcialmente imerso em um fluido (um líquido ou gás) é influenciado por uma força ascendente ou flutuante igual ao peso do fluido deslocado. A força de empuxo surge de uma diferença de densidade entre um fluido e um objeto imerso no fluido.
Imagine uma bóia feita de cortiça flutuando na água. Suponha que a bóia tenha um volume de 2 pés cúbicos (ft-cubed) e uma densidade de 15 libras por ft-cubed. Calcule o peso da bóia da seguinte forma: 2 ft-cubed x 15 libras /ft-cubed = 30 pounds.
Calcule o peso da água que tem um volume igual ao da bóia, usando 62,4 libras /ft-cubed como a densidade da água, como segue: 2 ft-cubed x 62.4 libras /ft-cubed = 124.8 libras /ft-cubed.
Note que a bóia, se mantida sob a água, desloca 124.8 libras de água. De acordo com o princípio de Arquimedes, a força de flutuação que actua sobre a rolha é de 124,8 libras, o que é superior ao peso da rolha. Portanto, se a rolha é liberada, a força de empuxo a empurra para a superfície, onde permanece parcialmente imersa.
Calcule o volume de água deslocado pela bóia flutuante, como segue: 30 libras de água /[62,4 libras] /ft-cubed] = 0,481 ft-cubed.
Calcule a quantidade do volume da bóia remanescente acima da superfície da água, da seguinte maneira: 2 - 0,481 = 1,519 ft-cubed. A porcentagem do volume da bóia acima da água é, portanto: [1.519 /2] x 100 = 76%.
Dica
A densidade da água é 62,40 libras /pés-cúbicos a 26 graus Fahrenheit , a temperatura da água do mar fria. A densidade da água, como a de qualquer fluido, diminui com o aumento da temperatura. Por exemplo, a densidade da água é 62,30 libras /pés-cubos a 70 graus Fahrenheit. As medições mais precisas envolvendo densidade são obtidas usando valores em temperaturas específicas.
