Enunciado

Uma placa de isopor tem uma espessura h, e densidade ρ s . Quando um nadador de massa m repousa sobre ela, a placa flutua na água doce ao mesmo nível da superfície da água. Encontre a área da placa.

Passo 1

Fala aí! Pensa aqui comigo, para a placa com o nadador flutuar no mesmo nível da superfície da água, a força de empuxo sobre esse sistema deve ser igual ao seu peso.

P = E

m g + M g = ρ á g u a V g

Em que:

m → m a s s a   d o   n a d a d o r

g → g r a v i d a d e

M → m a s s a   d a   p l a c a   d e   i s o p o r

ρ á g u a → d e n s i d a d e   d a   á g u a

V → v o l u m e   d a   p l a c a

Agora, nós não conhecemos a massa da placa, mas sabemos sua densidade, logo, podemos chegar no volume. Bora relacionar esses caras por meio daquela equação clássica d = m v e substituir na expressão anterior:

g m + ρ s V = ρ á g u a V g

Agora que temos a expressão em função do volume, tudo fica mais fácil. Se liga, o volume da placa de um prisma regular, como a placa, é dado pela área da base vezes a altura ( A h ), portanto, vamos reescrever mais uma vez:

m + ρ s ⋅ A h = ρ á g u a A h

Aí é só isolar a área.

A = m ρ á g u a - ρ s h

Resposta

A = m ρ á g u a - ρ s h

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