Força Flutuante
Quando um objeto está submerso em um fluido (líquido ou gás), ele experimenta uma força ascendente chamada força de empuxo. Essa força é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Em outras palavras, a quantidade de água deslocada por um objeto determina quanta força de empuxo atua sobre ele.
A força de empuxo atua na direção oposta da gravidade e reduz o peso aparente do objeto. É por isso que os objetos submersos na água parecem mais leves do que no ar.
A magnitude da força de empuxo é dada por:
$$B =\rho_{fluido}Vg$$
onde:
- B é a força de empuxo
- ρ_{fluido} é a densidade do fluido
- V é o volume do fluido deslocado pelo objeto
- g é a aceleração da gravidade
Densidade
A densidade é uma medida de quanta matéria está compactada em um determinado volume. Quanto mais matéria um objeto tiver, mais denso ele será. Por exemplo, o chumbo é mais denso que a água, enquanto o ar é menos denso que a água.
Quando um objeto está submerso em um fluido, a força de empuxo atua na direção oposta ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Se o objeto for mais denso que o fluido, o peso do fluido deslocado será menor que o peso do objeto e o objeto afundará. Se o objeto for menos denso que o fluido, o peso do fluido deslocado será maior que o peso do objeto e o objeto flutuará.
No caso de um objeto submerso em água, a força de empuxo é maior que o peso do objeto porque a densidade da água é maior que a densidade da maioria dos objetos. É por isso que os objetos parecem mais leves quando estão submersos na água.
Aplicações de força flutuante
O princípio da força de empuxo tem inúmeras aplicações na vida cotidiana e na tecnologia. Alguns exemplos incluem:
- Navios e submarinos:A força de empuxo que atua sobre os navios e submarinos os mantém flutuando na água. Os navios são projetados para ter grande volume e baixa densidade, de modo que a força de empuxo seja maior que o peso do navio.
- Balões de ar quente:Os balões de ar quente sobem no ar porque o ar quente dentro do balão é menos denso que o ar frio fora do balão. A força de empuxo que atua sobre o balão é maior que o peso do balão, fazendo com que ele suba.
- Hidrômetros:Hidrômetros são instrumentos utilizados para medir a densidade de líquidos. Eles funcionam medindo a profundidade em que afundam em um líquido. Quanto mais denso o líquido, menos o hidrômetro afundará.
- Mergulho subaquático:A força de flutuação desempenha um papel importante no mergulho subaquático. Os mergulhadores usam pesos para neutralizar a força de empuxo e se manterem submersos. A quantidade de peso necessária depende da densidade corporal do mergulhador e da densidade da água.
