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Princípio de Arquimedes: conceito e características

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Muito importante dentro da hidrostática o estudo dos comportamentos dos fluídos em geral, mas mais importante que este é o estudo do princípio de Arquimedes que tem como base a frase dita pelo mesmo, todo corpo que é mergulhado em um determinado fluído sofre a ação do empuxo vertical, para cima, igual ao peso do líquido deslocado pelo objeto.

A sensação de empuxo pode ser exemplificada com a retirada de um objeto dentro de um recipiente cheio de água, pois quando se está imerso, aparentemente, o objeto parece ser menos pesado de que quando está emerso, o que torna interessante os conceitos correlacionados com o princípio de Arquimedes.

O principal conceito que é importante para o conhecimento do princípio é o de empuxo, contudo existe também outro que é muito pertinente nas provas de hoje, o chamado de peso aparente.

História

Descoberto por Arquimedes, entre os anos de 300 e 200 a.C., era uma matemático e engenheiro grego, nascido em Siracusa, foi convidado pelo rei da cidade a resolver uma problemática. O problema que era de ser resolvido é se a coroa do rei era maciça ou não de ouro, se tratando de uma mistura de ligas metálicas. Então, em seu banho de imersão, Arquimedes descobre o princípio de Arquimedes, gritando assim Eureka, Eureka! Este princípio descoberto está diretamente ligado ao do empuxo, que logo será definido e explicitado.

Empuxo

Empuxo nada mais é a colocação do princípio de Arquimedes em prática, sendo criado um formulário igual ao conceito que é dado ao princípio, sendo denominado como uma força que é feita em um objeto igual ao peso de líquido deslocado por este mesmo, independendo de densidade do objeto ou se ele é oco por dentro ou maciço, pois o que importa nos cálculos são as dimensões de seu volume ocupado.

O formulário é muito simples, podendo ser representado desta forma:

Eld.l.g

As incógnitas representadas na fórmula são E que representa a força vertical empuxo, o vld que representa o volume de líquido deslocado pelo objeto, podendo ser total ou parcial, l é a densidade do líquido deslocado, e g que nada mais é que a gravidade terrestre. O volume de líquido, vezes a densidade do mesmo dará a massa total de líquido deslocado, representado por mld, tendo a possibilidade de ser representado por:

Emld.g

Peso Aparente

Conhecendo o princípio de Arquimedes podemos estabelecer o conceito de peso aparente, que é o responsável, no exemplo dado da piscina, por nos sentirmos mais leves ao submergir. Peso aparente é o peso efetivo, ou seja, aquele que realmente sentimos. No caso de um fluido:

PA = P – E

PA = m.g – vld.l.g

Princípio de Arquimedes na atualidade

Os icebergs são um grande exemplo do empuxo na atualidade, onde massas de água sólidas de tamanhos gigantes boiam e deslocam-se, juntamente as correntes marítimas. A densidade que o gelo possui em relação a água liquida é ligeiramente menor pelo fato de sua estrutura molecular possui espaços entre as ligações, local onde fica contido o ar, deixando assim com uma densidade reduzida. Os icebergs principalmente possuem 10% de sua massa total submersa, concluindo assim que o empuxo deve ser menor que o peso total do mesmo.

Outro exemplo muito interessante na atualidade é os seres humano boiando em uma piscina, valendo o mesmo para animas terrestres que nadam, demonstrando assim que a densidade do corpo e da água são próximas uma da outra e a forma mais simples de se fazer isso é inspirando uma quantidade de ar, para que assim o ar, que tem menor densidade que a água, facilite a flutuação, como a bexiga natatória dos peixes.


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