Enunciado
Física - Randall D. Knight - Termodinâmica Óptica- Ed: 2º - Capítulo 15.Exercícios e Problemas - Ex. 20
Um cilindro de aço com de diâmetro e de altura () flutua em mercúrio. O eixo do cilindro está perpendicular à superfície. Que comprimento de aço está acima da superfície?
Passo 1
Bom, galera, aqui a gente vai precisar montar a equação que rege todas as forças que agem sobre o cilindro.
Por isso, vamos fazer um diagrama de corpo livre pra ele...
As forças no caso aí são: o peso e o empuxo
Primeiro temos que apontar as forças. O empuxo aponta pra cima, enquanto o peso pra baixo.
Como o bloco está em equilíbrio, a soma das forças dará zero:
Vamos calcular essas duas forças!
O peso é dado por:
Onde a massa do cilindro, , é dada por...
Sendo é a área da seção transversal do cilindro!
Passo 2
O Empuxo é dado por:
Onde a densidade do mercúrio,, é de .
Como apenas uma parte do cilindro está imerso em água, o volume de água deslocado vai ser igual à...
Pelo que a fórmula do empuxo fica assim:
Dessa forma, igualando com :
Viu só! O acabou sendo cortado em ambos os lados! Nem fez diferença!
Ficamos então, com...
Conseguimos achar a distância do cilindro acima da superfície!
Pronto! Terminamos aqui!
Missão cumprida!