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Bóias, balões e navios são exemplos familiares de itens que flutuam. O fenômeno da flutuação, no entanto, não é comumente entendido. A flutuação foi explicada pela primeira vez pelo matemático grego clássico, Arquimedes, que formulou o famoso princípio que leva seu nome. O Princípio de Arquimedes afirma que um objeto imerso total ou parcialmente em um fluido (um líquido ou gás) é acionado por uma força ascendente ou flutuante igual ao peso do fluido deslocado. A força flutuante surge de uma diferença de densidade entre um fluido e um objeto imerso no fluido.
Imagine uma bóia de cortiça flutuando na água. Suponha que a bóia tenha um volume de 2 pés cúbicos (pés cúbicos) e uma densidade de 15 libras por pés cúbicos. Calcule o peso da bóia da seguinte maneira: 2 pés em cubos x 15 libras / pés em cubos = 30 libras.
Calcule o peso da água que tem um volume igual ao da bóia, usando 62,4 libras / pés-cubos como densidade de água, da seguinte maneira: 2 pés-cubos x 62,4 libras / pés-cubos = 124,8 libras / pés-cubos .
Observe que a bóia, se mantida sob a água, desloca 124,8 libras de água. De acordo com o princípio de Arquimedes, a força flutuante que age sobre a cortiça é de 124,8 libras, o que é maior que o peso da cortiça. Portanto, se a cortiça é liberada, a força flutuante a empurra para a superfície, onde permanece parcialmente imersa.
Calcule o volume de água deslocada pela bóia flutuante, da seguinte forma: 30 libras de água / = 0,481 pés-cubos.
Calcule a quantidade do volume de bóias restante acima da superfície da água, da seguinte forma: 2 - 0,481 = 1,519 pés-cubos. A porcentagem do volume da bóia acima da água é, portanto: x 100 = 76 por cento.