Força dos Fluídos. Empuxo

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1 Força dos Fluídos Empuxo

2 Arquimedes Nasceu em Siracusa, atual Itália 287 a.c. 212 a.c.; Foi um matemático, engenheiro, físico, inventor e astrônomo grego; Dedicou se a genial aplicação da mecânica à geometria, desta maneira, pesava imaginariamente áreas e volumes desconhecidos para determinar seu valor.

3 Arquimedes

4 Princípio de Arquimedes Empuxo Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força (empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

5 Questão 1- O que é Empuxo? O Empuxo é a força exercida por um líquido sobre todo corpo que flutua nesse líquido ou que nele está submerso. Quanto maior a densidade e o volume do líquido deslocado, maior será o Empuxo.

6 Princípio de Arquimedes Empuxo Sendo V f o volume do fluido deslocado, então a massa do fluido deslocado é: Sabendo que o módulo do empuxo é igual ao módulo do peso: Assim temos que o empuxo é: m f d f m f d f. v v E P m. g E f d. v. g f f f

7 Questão 2 Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56g/cm³. Dentro do líquido encontra - se um corpo de volume 1000cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? Dado g=10m/s² Observação: Fazer as transformações de unidades para SI. R: 25,6N

8 Princípio de Arquimedes Empuxo 1º caso: o corpo mergulhado apresenta o peso igual ao empuxo. (P = E) Nesse caso, o corpo permanece em equilíbrio no interior do líquido, mas continua na mesma posição em que foi abandonado.

9 Princípio de Arquimedes Empuxo 2º caso: o corpo mergulhado apresenta o peso maior do que o empuxo. (P > E) Nesse caso, o corpo tende a submergir, dirigindo-se para o fundo do recipiente.

10 Princípio de Arquimedes Empuxo 3º caso: o corpo mergulhado apresenta peso menor que o empuxo. (P < E) Nesse caso, a resultante das forças aplicadas no corpo está direcionada para cima. Pode-se verificar esse acontecimento quando são colocados troncos de árvores dentro da água. Portanto, o volume do líquido deslocado é menor que o volume do objeto.

11 Questão 3 Um ovo colocado num recipiente com água vai até o fundo, onde fica apoiado, conforme a figura. Adicionando-se sal em várias concentrações, ele assume as posições indicadas nas outras figuras B, C, D e E. A situação que indica um empuxo menor do que o peso do ovo é a da figura: a) A b) B c) C d) D e) E

12 Questão 4 - Por que os navios não afundam? O navio não afunda porque, na água, ele sofre o efeito de duas forças contrárias: o Peso, que age de cima para baixo e o Empuxo, que age de baixo para cima. O equilíbrio entre essas duas forças faz com que o navio flutue. Além disso, os navios são estruturas ocas, por isso, sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor do que a densidade da água.

13 Questão 5 - Como funciona o submarino? Os submarinos têm enormes reservatórios que podem ser preenchidos com água (para submergir) ou esvaziados (para flutuar). Quando os reservatórios estão cheios de água, a densidade média do submarino é maior do que a da água, e ele afunda.

14 Questão 6 - Como o avião se mantém no ar?

15 Como o avião se mantém no ar? O avião então se mantém no ar sob a ação de quatro forças: a força de tração proporcionada pelas hélices ou turbinas, a força de resistência do ar, que age sempre no sentido oposto ao movimento, a força peso e a força de empuxo. Na situação de equilíbrio, a força de resistência do ar é igual, em módulo, à força de tração, e o avião se mantém em velocidade constante e, ainda, o empuxo é igual à força peso, e o avião não sobe nem desce, mantendo-se em uma altura estável. O piloto pode controlar a velocidade do aparelho e o empuxo (por meio de controles nas asas) e, assim, subir ou descer, aumentar ou diminuir a velocidade, além, é claro, de fazer curvas.

16 Questão 7 - (FATEC 2001) Duas esferas A e B, de mesma massa, mas de volumes diferentes, quando colocadas num tanque com água, ficam em equilíbrio nas posições indicadas:

17 Questão 8 - (FATEC 2001) Com relação a essa situação são feitas as seguintes afirmações: I. Os pesos das duas esferas têm a mesma intensidade. II. As densidades das duas esferas são iguais. III. As duas esferas recebem da água empuxos de mesma intensidade. Dentre essas afirmações está(ao) correta(s) apenas: a) a I. b) a II. c) a III. d) I e II. e) I e III.

18 Princípio de Arquimedes Empuxo Peso Aparente Quando um corpo mais denso que o líquido está totalmente imerso, percebemos que o seu peso é aparentemente menor do que no ar. Este peso aparente é a diferença entre o peso real e o empuxo. P aparente P real E

19 Questão 9 - (UFMG) Puxar uma âncora de navio é relativamente fácil enquanto ela está dentro da água, mas isso se torna mais difícil quando ela sai da água. Em relação a esse fato, a afirmativa CORRETA é: a) A força necessária para içar a âncora dentro da água é igual à diferença entre seu peso e o empuxo que atua sobre ela. b) o empuxo da água sobre a âncora anula o seu peso. c) o empuxo da água sobre a âncora é maior do que seu peso. d) o material da âncora torna-se menos denso ao ser colocado dentro da água. e) o peso da âncora é menor quando ela se encontra dentro da água. Resp. A