Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

68 CA PÍTU LO 14
. . nccc ,naltcrado. ,-, rrahalho reah,411r 1
• ,J· clistánc1a pcrnia
Cnn10 o produto da J orça pc ' 1
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grande van1agcm ern r>Oder e-..:,.
é o mesrno. Entretanto, h a, , frcqucntcmcntc, . mp • l<J n~r1 tc1n0s t orçci para le\ar,
cer urna força n1aior. Muitos de nós, por cdxe m ~acaco hídráulícr,, ainda que ,,_.
d
fazê lo usan o u
oa1,
um automóvel, ,nas po emos - - série de mrJvírnentos curtr1s, tenha 11
movimentar a al avanca do ~ a~ac?· em i~:;aíor que a dístáncia vertical per,.Orrida
que fazê-la percorrer uma distancia mu
pelo auto,nóvel.
A força de empuxo que
age sobre o saco plástico
cheio d'água é igual ao
peso da água.
Figura 14-9 Um saco plástico de
massa desprezível, cheio d'água, em
equilíbrio estático em uma piscina.
A força gravitacional experimentada
pelo saco é equilibrada por uma força
resultante para cima exercida pela água
que o cerca.
14-7 O Princípio de Arquimedes , .
uma piscina manuseando um saco pJ ast1co rr1,1·r~
A Fig. 14-9 mostra uma,estu d an
t
~ err: , . ' observa ue o saco e a á ua: ne
fino (de massa desprez1vel) cheio d agua. A Jovem bq. d g ·
. . , · · não tendem a su 1r nem a escer. A forca
contida estão em equ1líbno estat1co, ou seJa, , . da , . . ·
·r · al b · F- a que a água contida no saco está submeti e egu1hbrada
grav1 ac1on para ruxo 8 d d fi d
por uma força para cuna
·
exerci
'd
a pe
J
a agua
' que está do la o e ora
,
o saco.
A força para cima, que recebe o nome de força de empuxo e e representada pelo
símbolo ft. se deve ao fato de que a pressão da água que envolve o saco aumenta com
E, , •
a profundidade. Assim, a pressão na parte inferior do saco e maior que na parte superior,
o que faz com que as forças a que o saco está submetido devido à pressão sejam
maiores em módulo na parte de baixo do saco do que na parte de cima. Algumas dessas
forças estão representadas na Fig. 14-1 Oa, onde o espaço ocupado pelo saco foi deixado
vazio. Note que os vetores que representam as forças na parte de baixo do saco
(com componentes para cima) são mais compridos que os vetores que representam
as forças na parte de cima do saco (com componentes para baixo). Quando somamos
vetorialmente todas as forças exercidas pela água sobre o saco, as componentes horizontais
se cancelé:ffi e a soma das componentes verticais é o empuxo FE que age sobre
o saco. (A força FE está representada à direita da piscina na Fig. 14-lOa.)
Como o saco de água está em equilfbrio estático, o módulo de F. é igual ao
~ó~ulo m 1 g da força gravitacional ~ que age sobre o saco com água: ~ = m~. (0
1nd1cefsignificafiuido, no caso a água.) Em palavras, o módulo do empuxo é igual
ao peso da água no interior do saco.
Na Fig .. 14-lOb, trocamos o saco plástico com água por uma pedra que ocupa
um volume igual ao do espaço vazio da Fig 14 n·
á ua ou se· a ocu a · - 10 ª· izemos que a pedra desloca a
fig ' d J .'d d P _
0 es~aço que, de outra f onna, seria ocupado pela água. Como a •
arma a cav1 a e nao f o1 alterada as forças na su rfí . .
que quando O saco plástico c : pe cie da cavidade são as mesmas
. om agua estava nesse lu A ·
para cima que agia sobre O
saco , . 1
gar. ss1m, o mesmo empuxo
P ast1co agora age b · , I
Fe do empuxo é igual a rng O
peso d , d so reapedra, ou seJa, o modu o
Ao contrário do saco ~~m água a a~a ~sloca~a pela pedra.
gravitacional F para baixo que ag ' ª pbe ra nao esta em equilibrio estático. A força
• g e so re a pedra t , .
puxo para cima, como mostra O
di
em um modulo maior que o emd
agrama de corp li . .
pe ra acelera para baixo descend , o vre da Fig. 14-1 Ob. Assun, a
, ,. • o ate o fundo d · .
vamos agora preencher a ca .d d . a p1sc1na.
. v1 a e da Fig 14 10 .
como na Fig. 14-lOc. Mais um · - a com um pedaço de madelfcl,
b , . a vez, nada mud
so re a superf1c1e da cavidade d d ou com relação às forças que ageJJJ
0 d
, ~ mo o que O ' d
peso a água deslocada. Como d mo ulo F E do empuxo é i oual a 111;,
b . , . a pe ra o ped º . ,
no estatico. Nesse caso porém ' aço de madeira não está em equilí·
ód l F ' ' 0 m 6 dulo F d t
m u ~ E do empuxo (como mostra d' ª g orça gravitacional é menor que 0
a madeira acelera para cima, subindo o , iagrama ~ direita da piscina), de modo que
Os resultados que obtive ate a superf1cie.
se aplicam
ª
1 mos para o saco piá f .
qua quer fluido e pode s tco, a pedra e o pedaço de madeira
m ser resum·ct .
i os no princípio de Arquimedes.
Quando um corpo está total
- ou parcial
empuxo FE exercida pelo fl . mente sub1ner
um módulo igual ao uido age sobre O corpo A f,so e": um fluido, uma força de
peso ,n,g do fluido desloc d · orça e dirigida para cima e tem
ª o pelo corpo.