Flutuabilidade: a massa de um objeto flutuante muda a profundidade dele?
1 · Prever
Uma rolha flutua na água. Se você usar uma rolha mais pesada e do mesmo tamanho, como mudará a força de empuxo que a sustenta?
- A força de empuxo aumenta para corresponder ao peso maior.
- A força de empuxo permanece a mesma, não importa a massa.
- A força de empuxo diminui porque a rolha fica mais baixa.
2 · Preparar
- Abra a predefinição de flutuação de fluido e pressione Redefinir. Uma rolha flutua na superfície da água.
- Ative a sonda de força flutuante na rolha.
- Defina a massa da rolha para cada ensaio, deixe-a estabilizar e registe a fracção submersa e a leitura da força de empuxo.
3 · Coletar Dados
| Massa de cortiça m (kg) | Fração submersa | Força de empuxo F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Plote a força de empuxo F_b (eixo y) contra a massa m (eixo x) para suas três tentativas. Qual é o formato da linha?
4 · Analisar
- Para cada teste, calcule m·g usando g = 9.8 m/s² e compare com a leitura da força de empuxo.
- Explique por que a força de empuxo de um objeto flutuante é sempre igual ao seu peso, independentemente de quanto dele está submerso.
5 · Aprofundar
- Se você continuasse adicionando massa à rolha, em que ponto ela pararia de flutuar e afundaria? O que deveria ser verdade sobre a força de empuxo nesse ponto?
- Um bloco de aço afunda, mas um navio de aço flutua. Usando o princípio de Arquimedes, explique como a forma – e não o material – torna isso possível.
A física por trás deste experimento
Princípio de Arquimedes
A força de empuxo sobre um objeto submerso (ou flutuante) é igual ao peso do fluido que ele desloca. No equilíbrio, a força de empuxo de um objeto flutuante equilibra exatamente seu peso – é por isso que suas duas colunas devem corresponder.