Um bloco de gelo possui seção transversal de área A e altura H e está em equilíbrio parcialmente submerso em água, conforme ilustrado a seguir. A altura submersa é representada por H. As densidades do gelo e da água são respectivamente dg e da. A força de empuxo que atua sobre o bloco de gelo vale, em N:
Passo 1
Beleza, galera! O que a gente tem aqui é um exercício sobre empuxo, que faz parte da física, mais especificamente da estática dos fluidos. A situação é a de um bloco de gelo com área de seção transversal A e altura H, que está parcialmente submerso na água. As densidades do gelo e da água são, respectivamente, dg e da. A gente precisa calcular a força de empuxo que age nesse bloco de gelo. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é empuxo e como calcular ele usando a densidade e o volume submerso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é empuxo. Empuxo é a força que um líquido exerce para cima sobre um objeto submerso, e essa força age contra a gravidade. Ela é o motivo pelo qual objetos mais leves que a água flutuam. A fórmula para calcular o empuxo (E) é:
Onde:
-
é a densidade da água, -
é a aceleração da gravidade, -
é o volume do objeto que está submerso na água.
Passo 3
Agora, a gente precisa encontrar o volume submerso do bloco de gelo. Sabemos que a área da seção transversal é A e a altura submersa é H. Então, o volume submerso (V) é simplesmente:
Passo 4
Com o volume submerso calculado, vamos substituir na fórmula do empuxo:
Resposta
A força de empuxo que atua sobre o bloco de gelo é: