Resumo expandido- Empuxo

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA
Curso de Graduação: Engenharia Mecânica 
Componente Curricular: Mecânica dos Fluidos
Turma: 01
Docente: Fernanda Alves Ribeiro
Discente: Gleimy Ferreira Brasil
 			 
 
Resumo Expandido: Empuxo 
Mossoró /RN
Maio/2019
Introdução
Quando mergulhamos um corpo em um liquido, observamos que, seu peso parece diminuir chegando a flutuar. O que acontece, é que estamos colocando um peso que age como uma força sobre uma superfície fluida, e esta superfície reage de forma contrária, empurrando o corpo para cima. O líquido exerce uma força vertical de baixo para cima, e esta força é denominada como o empuxo. Isso acontece devido á diferença de pressões exercidas pelo fluido no corpo. Como o corpo submerso está a diferentes níveis de pressão, temos uma variação ponto a ponto do corpo, resultando em uma diferente força exercida na parte superior do corpo, que está mais a cima da superfície fluida e a parte inferior, mais a abaixo da superfície fluida. 
Esta teoria do empuxo está diretamente relacionada ao Princípio de Arquimedes, que trata da resposta de um fluido à presença de um corpo presente nele. O enunciado pode ser descrito com as seguintes palavras: Todo corpo total ou parcialmente imerso em um fluido em equilíbrio, na presença de um campo gravitacional, fica sob ação de uma força vertical ascendente aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo (E) e sua intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Assim sendo, podemos escrever matematicamente: E = mg.
Vale salientar, que o empuxo depende da densidade do fluido no qual o objeto está sendo submergido. O módulo do peso do fluido deslocado é igual ao módulo do empuxo exercido pelo fluido, ou seja, quanto mais denso for o fluido, maior é a intensidade do empuxo. Isso explica porque objetos afundam ou flutuam em determinado líquido.
Formulação Matemática 
	Como foi determinado anteriormente, o empuxo pode ser expresso matematicamente por
Onde: E representa o empuxo, M é a massa do líquido deslocado.
	Podemos ainda reescrever a equação considerando a massa especifica do líquido ρ. Obtemos m= ρV.
	Fazendo uma análise matemática, é fácil observar que, quanto maior o volume do fluido deslocado e sua densidade, maior será o empuxo exercido pelo fluido.
O peso exercido sobre fluido.
Diante das equações acima, algumas importantes considerações podem ser feitas com relação ao empuxo: 
Se ρ < ρ₁, tem-se E < P e, neste caso, o corpo afundará no líquido. 
Se ρ = ρ₁, tem-se E = P e, neste caso, o corpo ficará em equilíbrio quando estiver totalmente mergulhado no líquido. 
Se ρ > ρ₁, tem-se E > P e, neste caso, o corpo permanecerá boiando na superfície do líquido.
Dessa forma, é possível se determinar quando um sólido flutuará ou afundará em um líquido, simplesmente conhecendo o valor de sua massa específica.
Aplicações práticas do dia a dia do empuxo
	Como estamos arrodeados de fluidos literalmente, usufruímos destes diariamente em nosso cotidiano. Como por exemplo: balões, navios, submarinos, dirigíveis, aviões, plataformas de petróleo, foguetes, densímetros.
Quando um balão flutua em equilíbrio no ar, seu peso, que incluindo o gás do seu interior, deve ser igual ao peso do ar deslocado pelo balão. O corpo de um peixe é mais denso do que a água, e mesmo assim o peixe flutua quando colocado dentro da água, porque possui uma cavidade cheia de gás dentro do corpo. Isso torna a densidade média do peixe igual à da água, de forma que, seu peso total é o mesmo que o peso da água que ele desloca. Um corpo cuja densidade média é menor do que a do líquido, pode flutuar parcialmente submerso na· superfície livre do líquido. Quanto maior for a densidade do líquido, menor é a parte do corpo submersa. Quando você nada na água do mar (densidade igual a 1030 kg/m3), seu corpo flutua mais facilmente do que quando você nada na água doce (1000 kg/m3). 
Para o exemplo do densímetro, um dispositivo usado para determinar a densidade de líquidos. Um flutuador calibrado afunda no líquido até que seu peso se torne exatamente igual ao peso do fluido deslocado. O flutuador do densímetro em um líquido mais denso, flutua em uma altura mais elevada do que a altura em um líquido menos denso. Ele é mais pesado em sua extremidade inferior de modo que, sua posição direita se mantém estável e uma escala marcada na haste superior permite uma leitura direta da densidade. A extremidade inferior do tubo maior é imersa no líquido, o bulbo é comprimido para expelir o ar e a seguir libertado, funcionando como um conta-gotas gigante. O líquido ascende no tubo e o flutuador atinge o equilíbrio na amostra do líquido.
No caso de submarinos, que conseguem subir e descer dentro do mar, alterando a relação entre peso e empuxo, por meio de tanques que enchem e esvaziam de água, tornando-o mais ou menos denso. 
REFERÊNCIAS
FOX, R.W.; MCDONALD, A.T.; PRITCHARD, P.J. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006
ROMA, W. N. L. Fenômenos de Transporte para Engenharia. 2a. Edição. São Carlos:
Rima Editora, 2006