Um bloco de latão de de massa e densidade é suspenso por uma mola. Achar a tensão na mola, se o bloco estiver no ar e se ele estiver completamente imerso em água.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um bloco de latão com massa de e densidade de , pendurado por uma mola. Precisamos encontrar a tensão na mola quando o bloco está no ar e quando está completamente imerso em água. Para isso, vamos usar conceitos de força gravitacional, densidade e empuxo.

Passo 2

Vamos começar calculando a tensão na mola quando o bloco está no ar. Nesse caso, a única força atuando na mola é o peso do bloco, que é dado por:
onde é a massa e é a aceleração da gravidade ( ).

Passo 3

Calculando o peso do bloco:
Portanto, a tensão na mola quando o bloco está no ar é de .

Passo 4

Agora, vamos calcular a tensão na mola quando o bloco está completamente imerso em água. Nesse caso, além do peso do bloco, há uma força para cima chamada empuxo, que é exercida pela água.

Passo 5

O empuxo ( ) pode ser calculado usando a fórmula:
á
onde á é a densidade da água ( ), é o volume do bloco e é a aceleração da gravidade.

Passo 6

Primeiro, precisamos encontrar o volume do bloco. A densidade é dada por:
Então, o volume ( ) é:
(Note que converti a densidade de para para manter as unidades consistentes.)

Passo 7

Agora, calculando o empuxo:

Passo 8

A tensão na mola quando o bloco está imerso em água é a diferença entre o peso do bloco e o empuxo:

Resposta

A tensão na mola é de quando o bloco está no ar e aproximadamente quando está completamente imerso em água.

Exercícios relacionados

Três meninos, cada um de peso 380 N fazem uma jangada amarrando toras, cujos diâmetro e comprimento são, respectivamente, e . Quantas toras serão necessárias para construir a jangada e mantê-la em flutuação? (dado )
Uma arca de tesouro com 92 kg de massa e de volume jaz no fundo do oceano. Qual a força necessária para içá-la? Que força aplicada seria necessária para manter fora da água parte da arca, de modo que a metade de seu volume ficasse imersa?
Uma esfera oca é feita de um material de massa específica e volume . Determine o volume da cavidade esférica existente em seu interior para que ela flutue num liquido de massa específica , mantendo uma fração de seu volume dentro do líquido.
Considere um modelo simplificado do átomo de Hélio no qual usamos as funções de onda espaciais do problema do átomo de hidrogênio. Determine as funções de onda (espacial e de spin) para o estado fundamental e o primeiro estado excitado desse sistema, admitindo primeiramente os elétrons sejam não interagentes. Esboce o diagrama dos níveis de energia para essa situação. Se as partículas interagirem eletrostaticamente apresente a mudança qualitativa que você espera no diagrama de energia (argumente).