Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 14.Exercício - Ex. 29
Um objetivo com densidade média flutua na superfície livre de um fluido com densidade . a) Qual é a relação entre essas duas densidades? b) Levando em contaa a resposta do item (a), como um navio de aço flutua na água? c) Em termos de e de , qual é a fração do objeto que fica acima da superfície do fluido? Verifique se suas respostas fornecem os limite corretos quando e . d) Quando você está a bordo do seu iate, seu primo Tobias corta de uma salva-vidas uma peça retangular (dimensões de ) e a joga no mar. A peça possui massa igual a . Quando ela flutua no oceano, que percentagem de seu volume fica acima da superfície?
Passo 1
Para um objeto flutuante, o peso do objeto é igual à força de flutuação para cima, B, exercida pelo fluido.
O peso do objeto pode ser escrito como
A densidade da água do oceano é de
Passo 2
- O fluido deslocado deve pesar mais que o objeto, de modo que o fluido .
- Se o navio não vazar, grande parte da água será deslocada pelo ar ou pela carga, e a densidade média do navio flutuante é menor que o da água.
- Deixe a parte submersa ter o volume e o volume total ser . Então
- Usando o resultado da parte (c),
Passo 3
Passo 4
Assim,
A fração acima da superfície do fluido é então
Se , o objeto inteiro flutua.
E se , nenhum objeto está acima da superfície.
Passo 5
Para um determinado objeto, a fração do objeto acima da superfície aumenta quando a densidade do fluido em que flutua aumenta.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)