{"id":131561,"date":"2018-02-14T13:08:20","date_gmt":"2018-02-14T15:08:20","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=131561"},"modified":"2020-12-10T14:05:10","modified_gmt":"2020-12-10T16:05:10","slug":"flutuabilidade","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/flutuabilidade","title":{"rendered":"Flutuabilidade"},"content":{"rendered":"

O que \u00e9 Flutuabilidade?<\/strong><\/p>\n

A flutuabilidade<\/strong> \u00e9 a capacidade de um objeto flutuar em um l\u00edquido. A rela\u00e7\u00e3o do peso do objeto com o peso da \u00e1gua deslocada \u00e9 o que determina se o objeto flutua; embora o tamanho e a forma do objeto tenham um efeito, eles n\u00e3o s\u00e3o o principal motivo pelo qual um objeto flutua ou afunda. Se um objeto desloca mais \u00e1gua que o seu peso, flutuar\u00e1.<\/p>\n

A flutuabilidade<\/strong> \u00e9 um fator importante no design de muitos objetos e em uma s\u00e9rie de atividades baseadas na \u00e1gua, como passeios de barco ou mergulho.<\/p>\n

O Princ\u00edpio de Arquimedes<\/strong><\/p>\n

O matem\u00e1tico Arquimedes, que morou no s\u00e9culo III aC, \u00e9 creditado com a descoberta de como funciona a flutuabilidade. Segundo a lenda, ele estava entrando em um banho um dia e notou que quanto mais ele mergulhava na \u00e1gua, mais seu n\u00edvel aumentava. Ele percebeu que seu corpo estava deslocando a \u00e1gua na banheira. Mais tarde, ele determinou que um objeto sob a \u00e1gua pesava menos do que um objeto no ar.<\/p>\n

Atrav\u00e9s destas e outras realiza\u00e7\u00f5es, ele estabeleceu o que veio a ser conhecido como o Princ\u00edpio de Arquimedes:<\/strong><\/p>\n

Flutuabilidade positiva, negativa e neutra<\/strong><\/p>\n

Um objeto que flutua em um l\u00edquido \u00e9 positivamente flutuante. Isso significa que a quantidade de \u00e1gua deslocada pelo objeto pesa mais do que o pr\u00f3prio objeto.<\/p>\n

Por exemplo, um barco que pesa 23 kg, mas que desloca 45 kg de \u00e1gua flutuar\u00e1 facilmente. O barco desloca mais \u00e1gua do que o seu peso em parte devido ao seu tamanho e forma. A maior parte do interior de um barco \u00e9 o ar, que \u00e9 muito leve.<\/p>\n

Isso explica por que os cofres mar\u00edtimos maci\u00e7os flutuam:<\/strong> enquanto a \u00e1gua deslocada pesa mais do que os pr\u00f3prios navios, eles n\u00e3o v\u00e3o afundar.<\/p>\n

A flutuabilidade negativa<\/strong> \u00e9 o que faz com que os objetos afundem. Refere-se a um objeto cujo peso \u00e9 superior ao peso do l\u00edquido que ele desloca. Por exemplo, um cascalho pode pesar 25 gramas, mas se ele s\u00f3 desloca 15 gramas de \u00e1gua, n\u00e3o pode flutuar. Se o barco de 23 kg fosse carregado com um peso de 34 kg, n\u00e3o flutuaria porque o peso (56,69 kg) \u00e9 mais pesado que o peso da \u00e1gua que desloca (45 kg).<\/p>\n

Tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel que um objeto seja neutro. Isso significa que o peso do objeto e a quantidade de l\u00edquido que ele desloca s\u00e3o aproximadamente os mesmos.<\/p>\n

Um objeto neutro flutuar\u00e1 no l\u00edquido, nem afundando nem flutuando. Um submarino pode ajustar o peso adicionando ou expulsando \u00e1gua em tanques especiais chamados tanques de lastro. Ao equilibrar adequadamente seu lastro, o submarino pode passar para v\u00e1rios n\u00edveis sob a superf\u00edcie da \u00e1gua sem afundar.<\/p>\n

Tamanho e forma<\/strong><\/p>\n

Como grande parte da superf\u00edcie de um objeto toca a \u00e1gua tem um efeito sobre a sua flutuabilidade. Um navio muito grande tem muita \u00e1rea de superf\u00edcie, o que significa que o peso do navio est\u00e1 espalhado por muita \u00e1gua, o que est\u00e1 empurrando para cima no navio. Se o mesmo navio estivesse na \u00e1gua com o arco apontando para baixo, come\u00e7aria a afundar porque todo o peso estava concentrado em uma pequena \u00e1rea e a \u00e1gua que deslocava pesava menos do que o peso do navio.<\/p>\n

Um exemplo comum usado para demonstrar isso \u00e9 uma pessoa flutuando na \u00e1gua. Se a pessoa flutuar nas costas, seu corpo inteiro pode ficar em ou perto da superf\u00edcie da \u00e1gua. Quando ela flutua na \u00e1gua com os p\u00e9s baixos, ela afundar\u00e1 mais longe. Normalmente, apenas a parte superior do corpo vai ficar no topo da \u00e1gua.<\/p>\n

Estabilidade<\/strong><\/p>\n

A estabilidade em um fluido depende da localiza\u00e7\u00e3o do centro de flutuabilidade de um objeto em rela\u00e7\u00e3o ao seu centro de gravidade. O centro de gravidade de um objeto \u00e9 o ponto no objeto onde todo o peso do objeto parece estar concentrado. Tamb\u00e9m pode ser pensado como a localiza\u00e7\u00e3o m\u00e9dia do peso do objeto.<\/p>\n

O centro de flutuabilidade \u00e9 o centro de gravidade da \u00e1gua que o objeto deslocou. Isso n\u00e3o est\u00e1 na \u00e1gua, mas no objeto flutuando sobre ele.<\/p>\n

Quando o centro da flutuabilidade estiver diretamente acima do centro de gravidade, o objeto ser\u00e1 est\u00e1vel. Se, no entanto, o centro de gravidade est\u00e1 acima do centro da flutuabilidade – como em um navio que \u00e9 carregado com carga acima da linha de \u00e1gua – ent\u00e3o o objeto torna-se inst\u00e1vel. Se o frete muda para um lado por qualquer motivo, o centro de gravidade e o centro de flutuabilidade deixar\u00e3o de se alinhar. O navio ir\u00e1 tombar quando o centro da flutuabilidade tentar subir acima do centro de gravidade novamente.<\/p>\n

No corpo humano, o centro de gravidade geralmente est\u00e1 na \u00e1rea do umbigo. O centro da flutuabilidade \u00e9 ligeiramente maior, raz\u00e3o pela qual um corpo tende a flutuar em posi\u00e7\u00e3o vertical com os ombros e o tronco acima das pernas. Virado de cabe\u00e7a para baixo, onde as pernas est\u00e3o acima do tronco, o centro de gravidade do corpo est\u00e1 acima do centro da flutuabilidade. Isso torna o corpo inst\u00e1vel, e a posi\u00e7\u00e3o s\u00f3 pode ser mantida atrav\u00e9s do esfor\u00e7o.<\/p>\n

Flutuabilidade na Pr\u00e1tica<\/strong><\/p>\n

Ao aplicar os princ\u00edpios da flutuabilidade, os engenheiros podem projetar barcos, navios e hidroavi\u00f5es que permanecem \u00e0 tona e est\u00e1vel em \u00e1gua. Isso \u00e9 verdade para muitos outros objetos, como salvavidas e pont\u00f5es. Apenas sobre qualquer coisa projetada para a \u00e1gua depende de uma compreens\u00e3o desses princ\u00edpios.<\/p>\n

Muitos nadadores sabem que existem maneiras de tornar seus corpos mais flutuantes, como deitar de costas ou segurar a respira\u00e7\u00e3o. Al\u00e9m disso, tentar mergulhar no fundo de uma piscina leva esfor\u00e7o porque o corpo flutua naturalmente. Os mergulhadores em particular precisam saber como flutuar, e n\u00e3o afundar, e eles geralmente usam pesos extras e outros equipamentos para ajud\u00e1-los a gerenciar essas manobras.<\/p>\n

Por que algumas coisas flutuam e outras afundam? <\/strong><\/p>\n

A primeira coisa que vem \u00e0 mente para muitas pessoas \u00e9 que depende de qu\u00e3o pesado \u00e9 um objeto. Enquanto o peso de um objeto, ou mais propriamente sua massa desempenha um papel, n\u00e3o \u00e9 o \u00fanico fator. Se fosse, n\u00e3o poder\u00edamos explicar como um transatl\u00e2ntico gigante flutua enquanto uma pequena embarca\u00e7\u00e3o afunda.<\/p>\n

A massa importa, mas n\u00e3o \u00e9 s\u00f3 isso.<\/p>\n

A capacidade de um objeto a flutuar \u00e9 descrita como sua flutuabilidade.<\/p>\n

A flutuabilidade<\/strong> de um objeto \u00e9 a sua tend\u00eancia de flutuar em um l\u00edquido.<\/p>\n

Um objeto que flutua na \u00e1gua diz ser positivamente flutuante.<\/p>\n

Um objeto que afunda \u00e9 negativamente flutuante.<\/p>\n

Para determinar a flutuabilidade de um objeto, tanto a massa quanto o volume devem ser levados em considera\u00e7\u00e3o. A rela\u00e7\u00e3o entre volume e massa do objeto \u00e9 chamada de densidade. A densidade \u00e9 definida como a massa de um objeto por unidade de volume.<\/p>\n

Matematicamente, esta rela\u00e7\u00e3o \u00e9 descrita usando a seguinte equa\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n

densidade = massa \/ volume<\/strong><\/p>\n

A unidade m\u00e9trica padr\u00e3o para densidade \u00e9 gramas por cent\u00edmetro c\u00fabico (g\/cm3<\/sup>).<\/p>\n

Para explicar como a densidade de um objeto influencia sua flutuabilidade, o comportamento de um objeto colocado na \u00e1gua deve ser entendido. Quando um objeto \u00e9 colocado na \u00e1gua, mesmo um objeto flutuante desloca parte daquela \u00e1gua. A quantidade de \u00e1gua deslocada \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o da massa do objeto. O objeto afunda na \u00e1gua at\u00e9 que ele desloca uma quantidade de \u00e1gua igual \u00e0 sua pr\u00f3pria massa. Um objeto de 1 g afundar\u00e1 at\u00e9 que des\u00e7a 1 g de \u00e1gua. Isto \u00e9 independente do seu tamanho ou forma. Uma vez que a \u00e1gua tem uma densidade de 1 g\/cm3<\/sup>, um objeto de 1 g deslocar\u00e1 1 cm3 de \u00e1gua.<\/p>\n

Um objeto com uma massa de 25,2 g pode deslocar at\u00e9 25.2 cm3<\/sup> de \u00e1gua. Se o objeto tiver um volume superior a 25.2 cm3<\/sup>, ele ir\u00e1 parar de afundar antes de estar totalmente imerso na \u00e1gua. Em outras palavras, ele ir\u00e1 flutuar. Se o seu volume for inferior a 25,2 cm3, n\u00e3o ir\u00e1 parar antes de estar totalmente imerso. Ele vai afundar.<\/p>\n

Isso significa se um objeto flutuar\u00e1 ou afundar\u00e1 depender\u00e1 da sua pr\u00f3pria densidade e da densidade do l\u00edquido em que \u00e9 colocado.<\/p>\n

No caso da \u00e1gua, um objeto com uma densidade inferior a 1 g\/cm3<\/sup> flutuar\u00e1. Quanto mais perto for sua densidade para 1 g\/cm3<\/sup>, mais se sentar\u00e1 abaixo do n\u00edvel da \u00e1gua. Um objeto com uma densidade de 0.5 g\/cm3<\/sup> ficar\u00e1 meio e meio fora da \u00e1gua. Tr\u00eas quartos de um objeto com uma densidade de 0.75 g\/cm3<\/sup> ser\u00e3o submersos.<\/p>\n

Outra maneira de olhar para a flutuabilidade de um objeto \u00e9 como uma intera\u00e7\u00e3o de duas for\u00e7as.<\/p>\n

\n

A for\u00e7a da gravidade (Fg) puxando um objeto para baixo. Este \u00e9 o peso do objeto, o tempo de massa \u00e9 a acelera\u00e7\u00e3o devida \u00e0 gravidade (9.8 ms-2<\/sup> na Terra). \u00c9 uma for\u00e7a e \u00e9 expressa em Newtons (N).<\/p>\n

A for\u00e7a de flutua\u00e7\u00e3o (Fb) mantendo o objeto erguido. Isso pode ser medido como a for\u00e7a da gravidade agindo sobre uma massa de \u00e1gua igual \u00e0 quantidade de \u00e1gua que o objeto desloca quando totalmente imerso. Isso tamb\u00e9m \u00e9 expresso em Newtons.<\/p>\n<\/blockquote>\n

F\u00f3rmula de flutuabilidade<\/strong><\/p>\n

O l\u00edquido exerce for\u00e7a sobre objetos imersos ou flutuando nela. Essa for\u00e7a \u00e9 igual ao peso do l\u00edquido que \u00e9 deslocado por um objeto. Isso tamb\u00e9m \u00e9 conhecido como o princ\u00edpio de Arquimedes. A unidade para a for\u00e7a flutuante (como outras for\u00e7as) \u00e9 o Newton (N).<\/p>\n

For\u00e7a flutuante = (densidade do l\u00edquido) (acelera\u00e7\u00e3o gravitacional) (volume do l\u00edquido) = (densidade) (acelera\u00e7\u00e3o gravitacional) (altura do l\u00edquido) (\u00e1rea de superf\u00edcie do objeto)<\/p><\/blockquote>\n

F<\/strong>b<\/strong><\/sub> = \u00a0\u03c1gV = \u00a0\u03c1ghA<\/strong><\/p>\n

Fb =<\/strong> for\u00e7a flutuante de um l\u00edquido que atua sobre um objeto (N)<\/p>\n

\u00a0\u03c1\u00a0<\/strong>= densidade do l\u00edquido (kg\/m3<\/sup>)<\/p>\n

g<\/strong> = acelera\u00e7\u00e3o gravitacional (9.80 m\/s2<\/sup>)<\/p>\n

V<\/strong> = volume de l\u00edquido deslocado (m3<\/sup> or liters, where 1 m3<\/sup> = 1000 L)<\/p>\n

h <\/strong>= altura da \u00e1gua deslocada por um objeto flutuante (m)<\/p>\n

A<\/strong> = \u00e1rea de superf\u00edcie de um objeto flutuante (m2<\/sup>)<\/p>\n

Perguntas sobre a f\u00f3rmula de flutuabilidade:<\/strong><\/p>\n

1)\u00a0<\/strong>Uma coroa de ouro foi colocada em uma banheira com \u00e1gua. O volume de \u00e1gua deslocada \u00e9 medido em 1,50 litros. A densidade da \u00e1gua \u00e9 1000 kg\/m3 ou 1.000 kg\/L.<\/p>\n

Qual \u00e9 a for\u00e7a de empuxo atuando na coroa?<\/strong><\/p>\n

Resposta:<\/strong>\u00a0A for\u00e7a de empuxo pode ser encontrada usando a f\u00f3rmula. Primeiro, garantimos que as unidades usadas para o volume s\u00e3o as mesmas. Se 1 m3 = 1000 L, ent\u00e3o 1,50 L = 0,00150 m3.<\/p>\n

Perguntas sobre a f\u00f3rmula de flutuabilidade:<\/strong><\/p>\n

1) Uma coroa de ouro foi colocada em uma banheira com \u00e1gua. O volume de \u00e1gua deslocada \u00e9 medido em 1,50 litros. A densidade da \u00e1gua \u00e9 1000 kg\/m3 ou 1.000 kg\/L.<\/p>\n

Qual \u00e9 a for\u00e7a de empuxo atuando na coroa?<\/strong><\/p>\n

Resposta:\u00a0<\/strong>A for\u00e7a de empuxo pode ser encontrada usando a f\u00f3rmula. Primeiro, garantimos que as unidades usadas para o volume s\u00e3o as mesmas. Se 1 m3 = 1000 L, ent\u00e3o 1,50 L = 0,00150 m3.<\/p>\n

A for\u00e7a de empuxo \u00e9:<\/strong><\/p>\n

Fb =<\/strong>\u00a0\u03c1<\/span><\/i>gV<\/i><\/p>\n

Fb =<\/strong>\u00a0(1000 kg\/m3) (9,80 m\/s2) (0,00150 m3)<\/p>\n

Fb =<\/strong>\u00a014,7 kg \u00b7 m\/s2<\/p>\n

A for\u00e7a de empuxo atuando na coroa dourada \u00e9 de 14,7 N.<\/p>\n

2)<\/strong>\u00a0Uma canoa vazia est\u00e1 flutuando por uma doca em um lago. O fundo da canoa tem uma \u00e1rea de 2,70 m2. Sem nada dentro, a canoa desloca apenas 2,00 cm (0,02 m) de \u00e1gua. Em seguida, a canoa \u00e9 abastecida com equipamentos para um acampamento. Quando a canoa est\u00e1 totalmente carregada, ela desloca 30,0 cm (0,300 m) de \u00e1gua.<\/p>\n

Quanto mais for\u00e7a de empuxo \u00e9 exercida sobre a canoa pela \u00e1gua quando ela est\u00e1 totalmente carregada, em compara\u00e7\u00e3o com quando est\u00e1 vazia?<\/strong><\/p>\n

Resposta:\u00a0<\/strong>A diferen\u00e7a entre as for\u00e7as de empuxo pode ser encontrada resolvendo as for\u00e7as de empuxo antes e depois de carregar a canoa. A densidade da \u00e1gua \u00e9 1000 kg\/m3 ou 1.000 kg\/L.<\/p>\n

Primeiro, a for\u00e7a de empuxo para a canoa vazia:<\/strong><\/p>\n

Fb, vazio =\u00a0\u03c1<\/span><\/i>gh<\/i>empty<\/i><\/sub>\u00a0A<\/i><\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, vazio = (1000 kg\/m3) (9,80 m\/s2) (0,02 m) (2,70 m2)<\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, vazio, = 529,2 kg \u00b7 m\/s2<\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, vazio = 529,2 N<\/p>\n

Agora, a for\u00e7a de empuxo para a canoa carregada:<\/strong><\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, carregado =\u00a0\u03c1<\/span><\/i>gh\u00a0<\/i>carregado\u00a0A<\/i><\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, carregado = (1000 kg\/m3) (9,80 m\/s2) (0,300 m) (2,70 m2<\/sup>)<\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, carregado = 7938 kg\u00b7m\/s2<\/sup><\/p>\n

F<\/i>b<\/i><\/sub>, carregado = 7938 N<\/p>\n

Agora, encontre a diferen\u00e7a entre esses valores (o s\u00edmbolo ”\u00a0\"\"” significa “a mudan\u00e7a em”):<\/strong><\/p>\n

\"\"\u00a0=\u00a0F<\/i>b<\/i><\/sub>, carregado –\u00a0F<\/i>b<\/i><\/sub>, vazio<\/p>\n

\"\"\u00a0= 7938 N – 52,92 N<\/p>\n

\"\"\u00a0= 7885,08 N<\/p>\n

\"\"\u00a0\u02dc 7885 N<\/p>\n

Arredondada para quatro algarismos significativos, a diferen\u00e7a na for\u00e7a de empuxo entre a canoa vazia e quando est\u00e1 carregada \u00e9 de 7885 N.<\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0www.thefreedictionary.com\/www.wisegeek.org\/www.softschools.com\/scienceprimer.com<\/p>\n

Fonte:<\/strong> www.thefreedictionary.com\/www.wisegeek.org\/www.softschools.com\/scienceprimer.com<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O que \u00e9 Flutuabilidade? A flutuabilidade \u00e9 a capacidade de um objeto flutuar em um l\u00edquido. 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