Uma pedra tem massa de 1,80 kg. Quando a pedra é suspensa da ponta inferior de uma corda e totalmente imersa na água, a tensão na corda é 12,8 N. Qual é a menor densidade de um líquido no qual a pedra flutuará?

Passo 1

Fala galera, bora lá!

Para resolvermos este problema vamos utilizar do nosso conhecimento sobre densidade e empuxo, descrito nas seções 14.2 e 14.3 do capítulo do livro. A densidade é definida como sendo a massa contida em um volume.

Através da equação do empuxo, com os dados fornecidos pelo problema e fazendo o equilíbrio para o sistema. Acompanhe os passos!

Primeiro calculamos o empuxo fazendo:

E + T = P

E = P - T = m g - T

Substituindo:

E = 1,8 × 9,8 - 12,8

E = 4,84   N

Passo 2

Sabendo o empuxo podemos descobrir o volume do sólido:

E = ρ V g

V = E ρ g

Substituindo:

V = 4,84 1000 × 9,8 = 0,00049   m 3

Passo 3

Conhecemos o volume da pedra e queremos saber a menor densidade que um líquido tem para ela poder boiar, para isso fazemos:

E = P

ρ V g = m g

ρ = m V

ρ = 1,8 0,00049 = 3673,47 k g m 3

Resposta

Portanto, a menor densidade que o fluido pode assumir, é:

ρ = 3673,47 k g m 3

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