Atenção pessoal!

Vocês deverão realizar a leitura do artigo publicado no volume 7, da Coleção Explorando o Ensino - Física, do Ministério da Educação, intitulado a "Arquimedes e a coroa do rei: problemas históricos", p. 181, de autoria de Roberto de Andrade Martins, Instituto de Física- Unicamp, SP.
Neste artigo é discutida a história da descoberta da falsificação da coroa do rei Hieron de Siracusa por Arquimedes.

Tarefa: Vocês deverão entregar um resumo do artigo em questão. Poderá ser feito em casa e em duplas ou individual, ficando a critério de cada um de vocês. O resumo deverá ser feito no computador e entregue para a professora por e-mail até data estipulada em aula.

Bom trabalho!

Clique aqui para ter acesso ao artigo:  http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/EnsMed/expensfisica.pdf

Empuxo e o Princípio de Arquimedes

Nos oceanos, flutuam e deslizam grandes embarcações transportando toneladas de produtos comercializados entre os diversos países do mundo. Você, ao entrar na água, tem uma " sensação de leveza". As embarcações e você, neste caso, estão sofrendo a ação de um mesmo tipo de força, o empuxo.

Pense e responda: É mais fácil boiar no mar ou numa piscina? Observe que a água do mar tem densidade maior que a água "doce"...

Todo corpo imerso em um líquido fica sujeito a uma força que tende a impedi-lo de afundar. Isso acontece às embarcações, às atletas do nado sincronizado e a você em contato com a água. Esta força, denominada empuxo, vertical e dirigida para cima, representa a força de sustentação da água aos corpos que nela estejam imersos. O empuxo aparece em qualquer fluido, líquido ou gás, ou seja, não se trata de uma propriedade especial da água.

Conclui-se que: Todo corpo imerso (total ou parcialmente) em um fluido fica sob a ação de uma força de direção vertical e dirigida para cima, denominada empuxo. 

Atribui-se ao grego Arquimedes (287 - 212 a.C) a primeira definição a respeito do empuxo: "Todo corpo mergulhado em um líquido sofre uma força denominada empuxo, equivalente ao peso do líquido deslocado." Podemos calcular o peso do líquido deslocado a partir da densidade e do volume do líquido deslocado, que é igual ao volume do corpo imerso no líquido.

A partir da constatação de que o empuxo equilibra o peso do corpo imerso no líquido, Arquimedes teria concluído que: "Todo corpo mergulhado em um fluido recebe um empuxo vertical, dirigido para cima e que equivale ao peso do líquido deslocado".

Com base nessa afirmação, podemos escrever uma expressão para o cálculo do empuxo (E):

E= peso do volume de fluido deslocado, considerando P=mg, escreveremos: E=mg, nessa expressão, m é a massa do líquido que se deslocou quando o corpo foi imerso. Lembrando que d=m/v, vamos fazer m=dV, e escrever: 

E=dVdeslocadog.

Essa é a expressão que poderemos utilizar para calcular o valor do empuxo que age sobre um corpo imerso em um fluido de densidade d e que desloca, ao ser imerso, um volume V de fluido e é chamada de princípio ou teorema de Arquimedes. 

É importante destacar que: O empuxo é diretamente proporcional à densidade do fluido.

O módulo da força de empuxo é também diretamente proporcional ao volume de fluido deslocado pelo corpo. 

Nos corpos flutuando em líquido, em equilíbrio vertical, a força de empuxo e a força peso têm módulos iguais.

Peso aparente: Quando uma pessoa esta dentro de uma piscina (ou qualquer outro lugar com água) há três forças atuando no corpo dela: o próprio peso P (vertical e dirigida para baixo), a normal N (vertical e dirigida para cima)e o empuxo E. Supondo que a pessoa esteja em equilíbrio, P=N+E.

Durante o estudo de Mecânica, observou-se que a sensação de peso num corpo não se determina realmente por seu peso P, mas pela força normal N, que atua sobre ele. A sensação de pessoa da pessoa (ou de qualquer objeto), também chamada de peso aparente, vale N= P-E ou Pap=P-E. Conclui-se que, quando imerso, total ou parcialmente em um fluido, qualquer corpo tem um peso aparente menor que o módulo do seu próprio peso. 

Curiosidade: Quando estamos parados em pé fora da água, a força-peso gera uma diferença de pressão entre a parte de cima e a parte de baixo do nosso corpo, fazendo com que grande quantidade de sangue se acumule em nossas pernas. Quando entrarmos na água até o pescoço, por exemplo, este efeito é atenuado pela pressão externa da água. Desse modo, cerca de 0,5 litro de sangue se desloca das nossas pernas para o peito, distendendo as grandes veias do átrio direito do coração e aumentando o rendimento cardíaco. Como consequência, os níveis de hormônios que controlam a absorção de água pelos rins são modificados, estimulando a produção de urina. Por isso, é tão frequente a vontade de ir ao banheiro após passar certo tempo na água. 

A força de empuxo aplicada pelo fluido sobre um objeto é dirigida para cima. A força deve-se à diferença de pressão exercida na parte de baixo e na parte de cima do objeto. Para um  objeto flutuante, a parte que fica acima da superfície está sob a pressão atmosférica, enquanto que a parte que está  abaixo da superfície está sob uma pressão maior porque ela está em contato com uma certa profundidade do fluido, e a pressão aumenta com a profundidade. Para um objeto completamente submerso, a parte de cima do objeto não está sob a pressão atmosférica, mas a parte de baixo ainda está sob uma pressão maior porque está mais fundo no fluido. Em ambos os casos a diferença na pressão resulta em uma força resultante para cima (força de empuxo) sobre o objeto. Esta força tem que ser igual ao peso da massa de água deslocada. 

Afundar ou flutuar?

1 ª situação: o peso do corpo é maior que o empuxo (P>E)

A resultante dessas forças estará dirigida para baixo e o corpo irá afundar. Neste caso a densidade do corpo é maior que a do líquido.

2ª situação: o peso do corpo é menor que o empuxo (P<E)

Neste caso a força resultante está dirigida para cima fazendo o corpo ir para a superfície do líquido. Ao emergir o corpo passa a deslocar menor volume de líquido e o empuxo sobre ele torna-se menor. No caso de um navio ele ficará em equilíbrio parcialmente mergulhado na água, fazendo com que o empuxo se iguale ao peso. A densidade do corpo é menor que a do líquido.

3ª situação: o peso do corpo é igual ao empuxo (P=E)

Neste caso a resultante destas forças será nula e o corpo permanece em repouso no local que foi abandonado.Sua densidade é igual a do líquido. 

Referências bibliográficas:

ARTUSO, Alysson Ramos; WRUBLEWSKI, Marlon. Física. 1. ed. Curitiba: Positivo, 2013.

SANT’ANNA, Blaidi. et. al. Conexões com a Física. Vol. 1. 1.ed. São Paulo: Moderna, 2010.

Referências eletrônicas:

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Margaret/porque_os_navios_flutuam_e_os_su.htm

http://www.if.ufrj.br/~bertu/fis2/hidrostatica/pressao.html

Olá pessoal!

Segue abaixo um tutorial sobre como trabalhar com uma simulação no Phet.
Vocês deverão trabalhar com uma simulação designada Flutuabilidade.
Nela vocês trabalharão com blocos de diferentes massas, volumes e densidades.
Deverão anotar valores de massa, volume, peso, etc; e calcular valores de densidade e empuxo.No final deverão fazer uma conclusão da atividade.
Enfim, tudo isso está melhor explicado no vídeo/tutorial abaixo e o questionário (com as perguntas, tabelas, etc.) também está disponível nos links abaixo.
Responda ao questionário e envie para a professora até a data estipulada em aula. Não esqueça de enviar seu questionário respondido, pois ele servirá como pré-requisito parcial para aprovação na disciplina.

Bom trabalho!




Clique aqui para assistir ao tutorial sobre a simulação no Phet:
https://drive.google.com/file/d/0BwFC3Qj1LFhJNnBablQzWUlHdEk/view?usp=sharing

Clique aqui para acessar o formulário com as questões sobre Densidade e Empuxo, bem como para respondê-lo e enviá-lo:https://drive.google.com/open?id=10GDxH-cjPKnv2F8COwq2-c3B6uwVDlENQ_Y0vvYZYSc

Abaixo segue um link onde vocês poderão visualizar um vídeo explicativo sobre Empuxo e suas propriedades e sobre o Princípio de Arquimedes e suas aplicações.

Esse vídeo, juntamente com o que vimos em sala de aula, irá servir de auxílio na resolução de um posterior questionário que iremos disponibilizar a vocês!


Para assistir ao vídeo, clique aqui:https://www.youtube.com/watch?v=pD9ROskuSt8

Olá pessoal!

Esse espaço é reservado para você, estudante, que deseja pensar e aprender... Física!
Nossas postagens durante essa semana serão sobre o assunto: Densidade e Empuxo.
Estamos apenas iniciando nossos trabalhos por aqui, então sempre que tiverem dúvidas, reclamações ou sugestões podem entrar em contato conosco, pois nosso objetivo é sempre oferecer o melhor a vocês.