Calculadora de empuxo (Arquimedes)

Princípio de Arquimedes

Um objeto imerso em um fluido recebe uma força para cima igual ao peso do fluido que desloca. Essa força é o empuxo:

F = ρ × g × V

ρ é a massa específica do fluido, g é a aceleração da gravidade e V é o volume do objeto dentro do fluido (volume submerso). A força não depende do material do objeto, apenas do volume submerso e da massa específica do fluido.

Flutua ou afunda?

Um objeto flutua se sua massa específica média for menor que a do fluido, afunda se for maior e permanece suspenso se ambas forem iguais. Um objeto flutuante se acomoda até que o empuxo iguale seu peso. A fração de seu volume que fica submersa é igual à razão entre as massas específicas:

volume submerso / volume total = massa específica do objeto / massa específica do fluido

Exemplo

Um bloco de madeira de 2 litros com massa específica de 600 kg/m³ flutua na água com 600 / 1000 = 60 % de seu volume submerso. Adotando a massa específica do gelo como 917 kg/m³ e a da água do mar como 1025 kg/m³, 917 / 1025 = 89,5 % de um iceberg fica abaixo da superfície.

Um litro de aço (7800 kg/m³) afunda na água. Seu peso é 76,5 N e o empuxo é 9,8 N, portanto seu peso aparente na água é 66,7 N.

Determinação da massa específica por pesagem

Pese um objeto no ar e depois totalmente imerso na água. A diferença entre as duas leituras é o empuxo. Isso fornece o volume e a massa específica do objeto: massa específica do objeto = massa específica do líquido × W / (W − W'), em que W é a leitura no ar e W' é a leitura no líquido. Uma moeda com leitura de 8,630 g no ar e 7,800 g na água tem massa específica de 8,630 / 0,830 = 10,4 g/cm³. Esse é o método da história de Arquimedes e a coroa.

Limites

As massas específicas dos fluidos são aproximadas e variam com a temperatura e, para água do mar, com a salinidade. A ferramenta não examina a estabilidade de um objeto flutuante (se vai emborcar). O dimensionamento de barcos e pontões está fora do escopo.

Perguntas frequentes

Como calcular o empuxo na água?

O princípio de Arquimedes fornece empuxo de 29,4 N para volume submerso de 3 L na água com massa específica adotada de 1000 kg/m³ e gravidade de 9,8 m/s². A massa específica é uma entrada de exemplo que pode variar com a temperatura, e este cálculo não avalia a estabilidade de um corpo flutuante.

Calcular com estes valores