Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 83
Se você jogar para fora de sua canoa uma âncora, e a corda for muito curta para a âncora chegar ao fundo da lagoa, a sua canoa flutuará mais alto, mais baixo ou no mesmo nível? Prove a sua resposta.
Passo 1
A esse problema temos uma canoa que está flutuando em uma lagoa e a pergunta, basicamente é o que acontece quando uma âncora com linha muito curta é lançada da canoa. Temos um caso da força de empuxo atuando sobre um objeto, portanto, a equação que governa é
A linha de ação dessa força é o centroide do objeto, logo, esta relacion ado a largura do mesmo.
Antes da âncora ser lançada da canoa, a força flutuante na canoa equilibra o peso da canoa e da âncora é
Expressando o peso da âncora, o volume inicial deslocado pela canoa pode ser escrito como
Depois de jogar a âncora para fora da canoa, haverá forças flutuantes atuando na canoa e na âncora. Combinadas, esses forças equilibram o peso da canoa e o peso da âncora, logo temos uma nova configuração:
Isolando agora, o volume da canoa, temos
Substituindo o peso da âncora, temos
Pela expressão, o volume deslocado pela canoa após o lançamento da âncora é menor do que quando a âncora estava na canoa, o que significa que a canoa está flutuando mais alto.
Resposta
a canoa flutua mais alto.