Questões Sobre Empuxo - Física - Vestibular Tradicional

A densidade (d) de um objeto é dada por 

d = m.V

onde m é a massa do objeto e V, o volume. Como nem a massa nem o volume do objeto variam com a profundidade, a densidade permanece constante conforme o tijolo afunda.
O empuxo (E) exercido por um fluido sobre um objeto é dado pela fórmula

E = d_f.V_d.g 

onde d_f é a densidade do fluido, V_d é o volume de fluido deslocado, e g é a aceleração da gravidade. 
A densidade do fluido não varia. O volume deslocado, que corresponde ao volume do tijolo, não varia, pois o tijolo está totalmente submerso enquanto afunda. Portanto, o módulo do empuxo permanece constante.

Para que a vasilha de plástico com o cachorro esteja flutuando, a força resultante em y deve ser zero. As únicas forças do sistema é a força de empuxo da água, e a força peso do conjunto cachorro-semiesfera de plástico, como desprezamos a semiesfera tem massa desprezada, só sobra o cachorro.
Com isso, E + P = 0, aceleração em y é 0.
dVg + m_C(-g) = 0
d - densidade do fluido
V - volume de fluido deslocado
g - aceleração da gravidade
m_C - Massa do cachorro.
m_C = dVg/g = dV = (10³ kg/m³)*[(4*pi*r³/3)/2] =  (10³ kg/m³)*[(4*pi*(0,1 m)³/3)/2] = 2 kg. 
Alternativa b)

O empuxo é uma força que existe em fluídos de maneira geral, tanto líquidos quanto gases.

O empuxo é um força aplicada pelo líquido devido a ocupação de um corpo submerso nele. É numericamente carecterizado por E=ρgV, sendo a densidade (ρ) e volume (V) do líquido .

Portanto, o empuxo exercido sobre um corpo imerso em um líquido depende do volume e da densidade do líquido deslocado.

Alternativa C.

  Quando a esfera é imersa, o líquido exercerá sobre ela uma força ascendente (negativa, tomando a referência para baixo) proporcional ao volume de líquido deslocado (volume imerso), de acordo com o princípio de Arquimedes (lei do empuxo) 

Todavia, pelo princípio da ação e reação, existirá uma reação à força de empuxo (positiva), direcionada para baixo, da esfera sobre o líquido.Logo, o peso aparente medido pela balança será

 $P_{\mathrm{aparente}}=P_{\mathrm{líquido}}+E$

Portanto, como o empuxo só depende do volume imerso, a situação 2 apresenta maior peso aparente (esfera totalmente imersa), a situação 3 peso aparente intermediário (esfera parcialmente imersa) e a situação 1 menor peso aparente.

P₂>P₃>P₁ , alternativa B.

 

Para que haja equilíbrio estático em um corpo totalmente submerso a força de empuxo aplicada pela água deve ser igual ao peso do corpo. Portanto, 

Como V_{água deslocada} = V_peixe

Conclui-se que a densidade é a grandeza que apresenta o mesmo valor tanto para o peixe como para a água deslocada por ele.

Alternativa B.

 Exercício exige o conhecimento do teorema de Arquimedes.

Logo a fórmula do teorema de Arquimedes é dada por:

onde E= empuxo p=densidade do líquido e g=aceleração da gravidade.

Como em todas as situações temos o mesmo liquido, p=constante, a aceleração da gravidade também é constante. Logo no equilíbrio do mesmo material temos o mesmo empuxo. Portanto temos que ter o mesmo volume submerso em todas as situações

 

Para um objeto flutuar , basta o empuxo do mesmo ser maior que a força peso. Logo isso ocorre quando a a densidade do objeto é menor que a densidade do meio que se encontra.

Peso do corpo fora da água = 4N  Peso aparente do corpo dentro d'água = 3N . O empuxo será dado por E=P-Pap=4-3=1N . Resposta correta é a letra D.

 

Resumidamente temos que se um corpo apresenta uma densidade maior que a de um fluido, temos que este corpo vai afundar. Isto porque a força de empuxo que age no corpo não é suficiente para neutralizar a força peso.
Com isso, a informação de que o recipiente com medicamento afunda na água, implica que a densidade do recipiente+medicamento é maior do que a densidade da água, nesse caso estamos falando da densidade média, já que o recipiente não é um corpo uniforme/homogêneo.
Alternativa d)