Um corpo, ao ser pesado sob a água, pesa 200 N . Seu peso normal é 300 N . Determine a densidade e o volume do corpo.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um corpo que, quando pesado debaixo d’água, pesa 200 N, mas seu peso normal é 300 N. A gente precisa descobrir duas coisas: a densidade desse corpo e o volume dele. Para resolver isso, vamos usar alguns conceitos de física, como peso aparente, empuxo e a fórmula da densidade. Vamos precisar entender como a água exerce uma força de empuxo sobre o corpo quando ele está submerso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a diferença entre o peso normal do corpo e o peso quando ele está na água. O peso normal é a força gravitacional atuando sobre o corpo, que é 300 N. Quando o corpo está na água, ele pesa menos porque a água exerce uma força de empuxo para cima, reduzindo o peso aparente para 200 N. Essa diferença nos dá a força de empuxo.
Passo 3
A força de empuxo (
) é igual à diferença entre o peso normal (
) e o peso na água (
):
Substituindo os valores:
Passo 4
O empuxo também pode ser calculado usando o Princípio de Arquimedes, que diz que o empuxo é igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo. A fórmula é:
Onde:
-
é a densidade da água (aproximadamente ), -
é a aceleração da gravidade ( ), -
é o volume do corpo.
Passo 5
Vamos resolver para encontrar o volume (
) do corpo. Rearranjando a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 6
Agora que temos o volume, podemos encontrar a densidade (
) do corpo. A densidade é dada por:
Sabemos que o peso (
) é igual à massa (
) multiplicada pela gravidade:
Então, podemos resolver para
:
Substituindo o peso normal:
Agora, usando a fórmula da densidade:
Resposta
A densidade do corpo é aproximadamente
e o volume é de cerca de
.
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