Empuxo
O empuxo se calcula com o volume e a densidade do fluido: um corpo de 1.000 litros desloca 998 kg de água doce e sofre 9.789 N de empuxo. A calculadora também mostra se ele flutua e resolve balões.
Exemplo: O que você quer calcular: Corpo em líquido ou no ar · Massa do corpo 800 kg · Volume do corpo 1.000 litros · Líquido ou gás: Água doce (998,2 kg/m³) → Empuxo: Empuxo 9.789 N, o corpo flutua. Fonte: Wikipedia – Archimedisches Prinzip. Atualizado em: .
Como o cálculo é feito
Segundo Arquimedes, o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado: E = ρ · V · g, com a densidade ρ do fluido, o volume submerso V e g = 9,80665 m/s². Ele não depende da forma nem do material do corpo.
Flutuar, ficar em equilíbrio, afundar
Se um corpo flutua depende da sua densidade média: se for menor que a do fluido, ele flutua e afunda só até o empuxo sustentar o seu peso (parte submersa = densidade do corpo dividida pela do fluido). Se forem iguais, ele fica em equilíbrio no meio do fluido; se for maior, afunda. A carga útil mostra quantos quilos um barco ainda aguenta antes de ficar totalmente submerso.
Balões
Um balão sobe porque o gás de enchimento é mais leve que o ar ao redor. A força ascensional é o volume vezes a diferença de densidades: cerca de 1,04 kg por m³ com hélio e 1,12 kg por m³ com hidrogênio. O ar quente fica mais leve com a temperatura: a 100 °C ele tem só 0,946 kg/m³ e dá cerca de 0,26 kg de sustentação por m³.
- Volume em litros: 1.000 litros são 1 m³.
- A água do mar sustenta mais que a água doce porque é mais densa.
- A massa própria do envelope, do cesto e do queimador é descontada da força ascensional.
Perguntas frequentes
Como calcular o empuxo?
E = ρ · V · g: densidade do fluido vezes volume deslocado vezes 9,81 m/s². Para 1 litro de água, são cerca de 9,79 N, quase o peso de 1 kg.
Quando um corpo flutua?
Quando a densidade média dele é menor que a do líquido. Madeira de 800 kg/m³ flutua na água com cerca de 80 % submersa.
Quanto um balão de ar quente consegue carregar?
Com 100 °C dentro e 20 °C fora, 2.800 m³ dão cerca de 720 kg de sustentação. Descontando envelope, cesto e queimador, sobra a carga útil.
Fontes e base legal
- Wikipedia – Archimedisches Prinzip
- Wikipedia – Buoyancy
- Wikipedia – Dichte (densidade: tabelas para líquidos e gases)
- Wikipedia – Heißluftballon (balão de ar quente: empuxo a partir da diferença de densidade)
Última atualização: · Princípios editoriais
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