Veja como determinar a força necessária para segurar uma bola debaixo d'água em uma piscina:

Entendendo as forças

* flutuabilidade: Quando um objeto é submerso em um fluido (como a água), ele experimenta uma força ascendente chamada flutuabilidade. Essa força é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.
* Gravidade: A bola é puxada para baixo pela gravidade, o que é igual ao seu peso.

Cálculo de força

1. Calcule a força flutuante:
* volume da bola: Calcule o volume da bola usando a fórmula para o volume de uma esfera:(4/3) πr³, onde 'r' é o raio da bola.
* Densidade da água: A densidade da água é de aproximadamente 1000 kg/m³.
* força flutuante =volume de bola * densidade de água * aceleração devido à gravidade (g =9,8 m/s²)

2. Calcule o peso da bola:
* Massa da bola: Encontre a massa da bola (geralmente dada no problema).
* peso =massa de bola * aceleração devido à gravidade (g =9,8 m/s²)

3. Força necessária:
* A força necessária para manter a bola debaixo d'água é a diferença entre o peso da bola e a força flutuante.

Exemplo

Digamos que você tenha uma bola com:

* raio: 0,1 metros (10 cm)
* Massa: 0,5 kg

1. força flutuante:
* volume de bola: (4/3) π (0,1 m) ³ ≈ 0,00419 m³
* força flutuante: (0,00419 m³) * (1000 kg/m³) * (9,8 m/s²) ≈ 41,1 n (newtons)

2. Peso da bola:
* Peso: (0,5 kg) * (9,8 m/s²) ≈ 4,9 N

3. Força necessária:
* Força necessária: 4,9 n (Peso) - 41,1 n (força flutuante) =-36,2 n

Resultado: A força necessária para manter a bola debaixo d'água é -36,2 N. O sinal negativo indica que você precisa aplicar uma força ascendente para neutralizar a flutuabilidade e manter a bola submersa.

Nota importante: Se a força flutuante for maior que o peso da bola, a bola flutuará na superfície.