Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 14.5 - Ex. 46
Deixa-se cair uma pequena bola a partir do repouso em uma profundidade de abaixo da superfície em uma piscina com água. Se a massa específica da bola é vezes a da água e se a força de arrasto que a água exerce sobre a bola é desprezível, que altura acima da superfície da água a bola atinge ao emergir? (Despreze a transferência de energia para ondas e respingos produzidos pela bola ao emergir).
Passo 1
Devido à força de empuxo, a bola acelera para cima (enquanto submersa total ou parcialmente na água) a uma taxa que é fornecida pela segunda lei de Newton:
Passo 2
Isolando na expressão anterior, sabendo que , encontramos:
Passo 3
Nesse caso, da conservação da energia, segue que
Tal que .
Nesse caso, temos:
Passo 4
Agora, utilizando novamente a conservação da energia entre o ponto de altura máxima e a superfície do líquido, temos: