Empuxo

EMPUXO

Empuxo é uma força hidrostática resultante exercida por um fluido em condições hidrostáticas sobre um corpo que nele esteja imerso. A impulsão existe por conta da diferença de pressão hidrostática do corpo, visto que esta é proporcional à massa específica do fluido, à aceleração da gravidade, e à altura de profundidade. Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido sofre um empuxo que é igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo. Assim, um corpo imerso na água torna-se mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Quando um corpo está totalmente imerso num líquido qualquer, podemos ter as seguintes condições:

se ele permanece parado no ponto em que foi colocado, a intensidade da força de impulsão é igual a intensidade da força peso; se ele afundar, a intensidade da força de impulsão é menor que a intensidade da força peso; se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de impulsão é maior do que a intensidade da força peso.

A importância no estudo deste tipo de força está justamente no entendimento da flutuação de corpos em fluidos, como por exemplo no movimento de barcos, submarinos, aviões. O objetivo desta aula prática foi o de justamente entender e calcular o empuxo, utilizando-se do Princípio de Arquimedes.

Desenvolvimento Teórico

Se um objeto maciço submerso em um fluido qualquer for pesado por uma balança de mola, o peso aparente do objeto quando submerso (leitura da balança) será menor que o peso do objeto. Isso acontece porque o fluido exerce uma força orientada para cima que equilibra parcialmente a força da gravidade. A força exercida por um fluido sobre um corpo inteira ou parcialmente submerso nesse fluido é chamada de força de empuxo e tem módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. O empuxo acontece porque a pressão do fluido na parte inferior do objeto imerso é maior do que no topo.

“Um corpo inteira ou parcialmente submerso em um fluido sofre um empuxo que é igual ao peso do fluido deslocado”. Esse enunciado é conhecido como princípio de Arquimedes. Pode-se deduzir o princípio de Arquimedes das leis de Newton, considerando as forças que agem sobre uma massa de fluido e observando que em equilíbrio estático a força resultante deve ser zero. Esse princípio não depende da forma do objeto submerso, já que se qualquer porção de formato irregular de um fluido estático for considerada, haverá uma força de empuxo agindo sobre ela, exercida pelo fluido circunvizinho que apoia seu peso.

A densidade relativa de um corpo (densidade) é igual ao peso do corpo dividido pelo peso do é igual ao peso do corpo dividido pelo peso de um volume igual de água. De acordo com o princípio de Arquimedes, o peso de volume de água é o empuxo sobre o corpo submerso em água.

d = peso do corpo no ar/ peso de igual volume de água => P/E água

O peso aparente w ap de um objeto submerso em um fluido é igual à diferença entre seu peso w e o empuxo E:

Pap= P – E => E= P – Pap

Desenvolvimento Experimental Materiais utilizados tripé tipo estrela; haste fêmea com 405mm; haste macho com 405mm; dinamômetro