Hidrostática: teorema de Arquimedes Notas de revisão para ENEM Física

Hidrostática: teorema de Arquimedes

O que é o teorema de Arquimedes?

Quando um corpo é colocado dentro de um fluido (como água ou outro líquido), ele sofre uma força vertical para cima devido ao volume de fluido que foi deslocado. Esta força é chamada de empuxo e é a base do teorema de Arquimedes.

infoNote

O empuxo é uma força fundamental da física que explica por que alguns objetos flutuam enquanto outros afundam. Esta força sempre atua na direção vertical, de baixo para cima, independentemente da forma do objeto.

Como calcular o empuxo

O empuxo pode ser calculado de duas formas equivalentes:

Fórmula principal

$E = d_{líquido} \times V_{imerso} \times g$

Onde:

E = empuxo (força para cima)
d_líquido = densidade do líquido
V_imerso = volume da parte do objeto que está dentro do líquido
g = aceleração da gravidade

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Relação fundamental: O volume deslocado é sempre igual ao volume imerso do objeto. Esta é uma das bases do teorema de Arquimedes e é essencial para todos os cálculos.

Unidade de medida

No Sistema Internacional, o empuxo é medido em Newton (N).

Quando um corpo flutua?

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Um corpo flutua quando o empuxo é igual ao peso do corpo:

$E = P$

Isso significa que a força para cima (empuxo) equilibra exatamente a força para baixo (peso), mantendo o objeto na superfície.

Peso aparente

Quando um objeto está imerso em um fluido, seu peso parece diminuir. Isso é o que chamamos de peso aparente.

Fórmula do peso aparente

$P_{aparente} = P - E$

Onde:

P_aparente = peso que sentimos quando o objeto está no líquido
P = peso real do objeto
E = empuxo exercido pelo líquido

infoNote

O peso aparente sempre será menor que o peso real quando o objeto estiver imerso. Em alguns casos, se o empuxo for muito grande, o objeto pode até "perder" todo seu peso aparente e flutuar completamente.

Como isso aparece no ENEM?

A flutuação de corpos é um fenômeno diretamente relacionado com a diferença entre a densidade do objeto e a densidade do líquido onde ele está imerso.

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Exemplo Prático: Medindo o Empuxo

Imagine um objeto pendurado em um dinamômetro (aparelho que mede força):

Passo 1: Fora da água - o dinamômetro mostra o peso completo Passo 2: Dentro da água - o dinamômetro mostra um valour menor (peso aparente) Passo 3: A diferença entre essas medidas é exatamente o empuxo

Cálculo: $E = P_{real} - P_{aparente}$

Cálculos típicos

Para resolver problemas de empuxo, geralmente você precisa:

Identificar a densidade do líquido
Calcular o volume imerso
Aplicar a fórmula do empuxo
Determinar se o objeto flutua ou afunda

Condições para diferentes situações

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Critérios de Flutuação:

Objeto flutua: densidade do objeto < densidade do líquido
Objeto afunda: densidade do objeto > densidade do líquido
Objeto fica em equilíbrio: densidade do objeto = densidade do líquido

A densidade relativa entre objeto e líquido é o fator determinante para o comportamento do objeto no fluido.

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Pontos-Chave para Lembrar:

O empuxo é uma força para cima que todo fluido exerce sobre objetos imersos
$E = d_{líquido} \times V_{imerso} \times g$ é a fórmula fundamental para calcular o empuxo
Um objeto flutua quando empuxo = peso do objeto
O peso aparente é sempre menor que o peso real quando o objeto está imerso
A densidade relativa entre objeto e líquido determina se haverá flutuação ou não

Hidrostática: teorema de Arquimedes (ENEM Física): Notas de revisão