Nessa mesma situação, a bóia que controla a entrada de água está com metade do volume submerso. Sabendo-se que o formato da bóia é esférico e o seu raio vale 12 cm , qual é a força de empuxo que age sobre ela?
Passo 1
Então, temos uma bóia em formato de esfera com raio de 12 cm que está metade submersa na água. Nosso objetivo é descobrir qual é a força de empuxo que está agindo sobre essa bóia. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é empuxo e como calcular o volume da parte submersa da bóia. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o Princípio de Arquimedes. Esse princípio diz que a força de empuxo que atua sobre um objeto submerso em um fluido é igual ao peso do fluido que esse objeto desloca. Em outras palavras, quanto mais água a bóia empurra para fora do caminho, maior será o empuxo que ela experimenta.
Passo 3
Agora, precisamos calcular o volume de água deslocado pela bóia. Como a bóia está metade submersa, ela desloca metade do seu próprio volume. Mas para isso, primeiro vamos calcular o volume total da bóia, que é uma esfera.
A fórmula para o volume de uma esfera é:
Onde
é o raio da esfera.
Passo 4
Vamos calcular o volume total da bóia usando o raio de 12 cm:
Passo 5
Como a bóia está metade submersa, o volume de água deslocado é metade do volume total da bóia:
Passo 6
Agora, vamos calcular a força de empuxo. Sabemos que a força de empuxo (
) é igual ao peso do volume de água deslocado. A fórmula é:
Onde:
-
é a densidade da água (aproximadamente ), -
é a aceleração devido à gravidade ( ).
Primeiro, precisamos converter o volume de
para
:
Passo 7
Agora, aplicando os valores na fórmula:
Resposta
A força de empuxo que age sobre a bóia é aproximadamente 35,54 N.