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O que é empuxo, como calcular, relação estabilidade e empuxo
Tipologia: Exercícios
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Empuxo e Estabilidade Definição de Empuxo O empuxo é uma força vertical de baixo para cima que ocorre devido à diferença das pressões exercidas por um fluido na superfície de um corpo. Um exemplo simples, seria, um corpo posto em um fluido, totalmente ou parcialmente coberto pelo mesmo, este corpo terá seu peso diminuído, podendo aparentar ter sido anulado, em caso do corpo flutuar. A teoria do empuxo está relacionada ao princípio de Arquimedes, este que menciona “Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força vertical (E) para cima, cujo módulo é igual ao peso do fluido deslocado” (Figura 1). Figura 1. Empuxo Fonte: Autoria própria Logo podemos utilizar como exemplo do princípio de Arquimedes os submarinos. Estes flutuam na superfície, quando o seu peso tem a mesma intensidade do empuxo recebido e para que afundem necessitam aumentar o seu peso, o que ocorre quando preenche os tanques de lastro com água em seu interior. O controle sobre a quantidade de água ajusta seu peso de forma que o mesmo posa flutuar e afundar (Figura 2). Figura 2. Empuxo 𝐸 = 𝑃𝑐 𝑃𝑐 + ∆𝑃 > 𝐸 Fonte: Autoria própria Como calcular o empuxo: E = Empuxo Pc = Peso do Corpo
O empuxo, como citado anteriormente é igual ao peso do fluido deslocado, vamos utilizar como simbologia variáveis do livro Fox, logo: 𝐸 = 𝑊𝐿 𝐸 = 𝑚𝐿. 𝑔 Pode-se reescrever a equação considerando que W = ρ.V, assim: 𝐸 = 𝜌𝐿. 𝑉𝐿. 𝑔 Quando utilizamos “L” junto aos termos, fazemos referência ao fluido ou líquido ao qual está o corpo. Pode-se a partir desta analise concluir que o empuxo será maior quanto maior for o volume de fluido deslocado e quanto maior for a densidade deste fluido. Relação com a estabilidade de um corpo flutuante: Entendendo que o peso (W) atua no Centro de Gravidade (CG), fixo dependente apenas da distribuição da massa do corpo, e que o Centro do Empuxo (CE) atua no centro da massa da água deslocada pelo corpo. Podemos afirmar que o equilíbrio estável é ocasionado por um par de forças que têm sentido opostos e atuam em pontos diferentes, logo, a estabilidade dá-se quando o CE está acima do CG (Figura
Figura 3. Estabilidade de corpo flutuante Fonte: Física Mais Estabilidade vertical: Volume submerso será sempre o mesmo. Estabilidade rotacional: Equilíbrio instável, o CG e CE ficam variando de forma rotativa. Referencia: FOX, Robert W.et al. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 8. Ed. LTC, 2010 Me Salva! – Eng – Mecânica dos Fluidos – MFEE04 – Estabilidade https://slideplayer.com.br/slide/1368847/ E = Empuxo; WL= peso do liquido mL= massa do liquido; ρL= massa especifica do liquido; VL = Volume do liquido