Question

Um corpo de volume 100 cm3 e densidade 0,60 g/cm3 flutua num liquido cuja densidade é 0,80 g/cm3. Calcule a intensidade da força vertical necessária para que o corpo fique totalmente mergulhado no liquido.

Answer 1

A força vertical para cima em um líquido é o empuxo, que é dado pela Lei de Arquimedes: E = μ.Vsubmerso.g, onde μ = densidade do líquido.

Se o corpo tem volume de 100cm³ e densidade de 0,6g/cm³, logo sua massa é igual 60g, pois d = m/v | m = d.v | m = 0,6.100 = 60g.
Sabendo disso, podemos afirmar que a força que impulsiona o corpo para baixo é a força-peso, de intensidade P = mg | P = 0,06kg.10m/s² | P = 0,6N.

Para que que o corpo fique dentro do líquido e em equilíbro, a força que atua para cima (empuxo) tem que ser igual a força que atua para baixo (força-peso) mais a força extra para manter o corpo mergulhado. Assim:

μ = 0,8g/cm³ = 800kg/m³
Vsubmerso = V do corpo = 100cm³ = 10^-4 m³
g = 10m/s²

E = μ.Vsubmerso.g = 800.10^-4.10 = 0,8N

Ou seja, força necessária para o corpo mergulhar é de 0,2N, já que a força-peso aplicada para baixo é de 0,6N e o empuxo para cima é de 0,8N (por isso que ele flutua). Se for aplicada uma força de 0,2N para baixo, ele fica em equilíbrio embaixo d'água.