Uma peça irregular de 3 kg de um material sólido é totalmente imersa em um fluido. O fluido que estaria no espaço ocupado pela peça tem massa de 2 kg . (a) Ao ser liberada, a peça sobe, desce ou permanece no mesmo lugar? (b) Se a peça é totalmente imersa em um fluido menos denso e depois liberada, o que acontece?
.
Passo 1
Vamos resolver um exercício de física sobre empuxo e densidade. Temos uma peça irregular de 3 kg totalmente imersa em um fluido. O fluido que ocuparia o espaço da peça tem massa de 2 kg. Precisamos descobrir se a peça vai subir, descer ou ficar parada quando liberada. Para isso, vamos usar o Princípio de Arquimedes, que nos ajuda a entender o comportamento de corpos imersos em fluidos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o Princípio de Arquimedes: Ele diz que um corpo totalmente ou parcialmente imerso em um fluido sofre um empuxo igual ao peso do fluido deslocado por ele. O empuxo é a força que atua para cima, contrária à força da gravidade que puxa para baixo.
Passo 3
Vamos calcular o peso da peça e o empuxo. O peso (
) da peça é dado por:
Onde:
-
(massa da peça) -
(aceleração da gravidade)
Então:
Passo 4
Agora, vamos calcular o empuxo (
). A massa do fluido deslocado é 2 kg, então:
Passo 5
Comparando o peso da peça com o empuxo:
- Se
, a peça desce. - Se
, a peça sobe. - Se
, a peça fica em equilíbrio.
No nosso caso:
Então, a peça vai descer.
Passo 6
Para a parte (b), se a peça é imersa em um fluido menos denso, isso significa que a massa do fluido deslocado seria menor, já que a densidade é menor. Portanto, o empuxo seria ainda menor que 19,6 N, e a peça continuaria a descer, ainda mais facilmente.
Resposta
(a) A peça desce ao ser liberada.
(b) A peça também desce quando totalmente imersa em um fluido menos denso.
(b) A peça também desce quando totalmente imersa em um fluido menos denso.
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