04_Empuxo

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Tutorial de Física 
 
1 Empuxo 
 
1.1 Força de Flutuação 
 
 
A. Observa-se que um bloco cúbico flutua em um recipiente com água. 
O bloco é colocado próximo ao centro do recipiente, como mostrado na 
figura, e então é solto. 
1- Descreva o movimento do bloco após ele ser abandonado. 
 
 
 
 
 
 
2- No espaço fornecido ao lado, desenhe o diagrama de forças 
para o bloco no instante em que ele é abandonado. 
Mostre as forças que a água exerce em cada uma das superfícies 
do bloco separadamente. 
 
Certifique-se de que o índice para cada força indica: 
 
• o tipo de força; 
 
• o objeto em que a força é exercida; 
 
• o objeto que exerce a força 
 
 
3- Ordene as forças do seu diagrama de forças em ordem crescente dos seus módulos. Se você não 
puder ordenar todas as forças, explique o porque. 
 
 
 
 
Você usou a relação entre pressão e profundidade para comparar os módulos das forças verticais? 
Em caso afirmativo, de que modo? 
 
 
 
 
Você usou a informação sobre o movimento do bloco para comparar os módulos das forças 
verticais? Em caso afirmativo, de que modo? 
 
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4- Na caixa a direita, desenhe uma seta para representar o 
vetor soma das forças exercidas na bloco pela água ao redor. 
Como você determinou a direção? 
 
 
 
 
 
Esse vetor soma é a força resultante no bloco? (Lembre-se 
de que a força resultante é definida como o vetor soma de 
todas as forças que atuam no objeto.) 
 
 
 
 
 
O módulo da soma das forças exercidas no bloco pela água é maior, menor ou igual ao peso do 
bloco? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
B. O experimento é repetido com um segundo bloco que tem o 
mesmo volume e a forma do primeiro. Entretanto, esse bloco afunda 
na água. 
 
1- No espaço fornecido, desenhe um diagrama de forças para o bloco 
no instante em que ele é abandonado. Como antes, identifique as 
forças exercidas em cada superfície do bloco pela água. 
 
2- Compare o diagrama de forças para o bloco que afunda com o do 
bloco que flutua. 
 
Quais forças têm o mesmo módulo e quais são diferentes? 
(Dica: Como a pressão em cada superfície do bloco se compara com a 
pressão nas superfícies correspondentes para o bloco que flutua?) 
 
 
 
 
 
 
Alguma força aparece em um diagrama e não aparece no outro? 
 
 
 
 
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3- Na caixa a direita, desenhe uma seta para representar o 
vetor soma das forças exercidas na bloco pela água ao redor. 
Como você determinou a direção? 
 
Como esse vetor se compara com o que você desenhou para 
o bloco que flutua? (Considere o módulo e a direção.) 
 
 
 
 
 
 
 
C. Imagine que você abandonou o bloco da parte B em uma profundidade muito maior. Verifique se 
cada uma das forças exercidas no bloco poderia ser maior, menor ou igual a força correspondente 
no bloco na parte B: 
 
1. a força para cima na superfície inferior do bloco. 
 
 
 
2. a força para baixo na superfície de cima do bloco. 
 
 
 
3. o vetor soma das forças que a água exerce no bloco. (Dica: A diferença entre a pressão na 
superfície de baixo e na superfície de cima do bloco muda?) 
 
 
 
 
O vetor soma das forças exercidas no objeto pelo líquido que o circunda é o empuxo. Esta força é 
costumeiramente representada por uma única seta no diagrama de forças do objeto. 
 
D. Em geral, o empuxo em um objeto que está completamente submerso em um líquido 
incompressível depende: 
• da massa ou peso do objeto? 
 
 
 
• da profundidade abaixo da superfície na qual o objeto está localizado? 
 
 
 
• do volume do objeto? 
 
 
 
 
=> Verifique suas respostas com o professor antes de prosseguir. 
 
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1.2 Volume deslocado 
 
Considere dois blocos do mesmo tamanho e forma: um feito de alumínio; o outro, de latão. Ambos 
afundam na água. O bloco de alumínio é colocado em um cilindro graduado contendo água. O 
volume marcado aumenta de 3ml. 
 
A. De quanto aumenta o volume marcado quando o bloco de latão é colocado no cilindro? (Assuma 
que nenhuma água entorna.) Explique. 
 
 
 
 
Quando um objeto é colocado em um cilindro graduado contendo um líquido, o aumento no volume 
marcado é chamado de volume do líquido deslocado pelo objeto. 
 
 
B. O volume de água deslocado por um objeto completamente submerso depende: 
• da massa ou peso do objeto? 
 
 
 
 
• da profundidade abaixo da superfície na qual o objeto está localizado? 
 
 
 
 
• do volume do objeto? 
 
 
 
 
• da forma do objeto? 
 
 
 
 
1.3 Princípio de Arquimedes 
 
De acordo com o Princípio de Arquimedes, o módulo do empuxo exercido em um objeto por um 
líquido é igual ao peso do volume do líquido deslocado pelo objeto. 
 
A. Considere a seguinte afirmativa feita por um estudante: 
"O princípio de Arquimedes simplesmente significa que o peso da água deslocada por um objeto é 
igual ao peso do próprio objeto." 
 
Você concorda com o estudante? Explique.