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

F e m p u x o = ρ g V = W

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

F 1 = W c a n o a + W a n c o r a = ρ g V c a n o a

Expressando o peso da âncora, o volume inicial deslocado pela canoa pode ser escrito como

V c a n o a 1 = W c a n o a ρ a g u a g + ρ a ρ w V a

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:

F 2 = W c a n o a + W a n c o r a = ρ w g V c a n o a 2 + ρ w g V a

Isolando agora, o volume da canoa, temos

V c a n o a 2 = W c a n o a ρ a g u a g + W a ρ w g - V a

Substituindo o peso da âncora, temos

V c a n o a 2 = W c a n o a ρ a g u a g + ρ a g V a ρ w g - V a

V c a n o a 2 = W c a n o a ρ a g u a g + ρ a ρ w V a - V a

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.

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