Empuxo

A balança acima foi projetada especialmente para a experiência que vamos realizar.

No prato do lado esquerdo colocamos um recipiente cheio de água e no prato do lado direito um peso de metal. O sistema está em equilíbrio.

Em seguida colocamos um corpo esférico no recipiente com água. Parte da água tranborda e é recolhida. O sistema já não está em equilíbrio, o peso do corpo esférico faz com que o lado esquerdo da balança, mais pesado, desça.

Colocando-se a água que transbordou no prato do lado direito, o sistema volta a ficar em equilíbrio. Podemos então concluir que o peso do volume de água deslocado pela presença do corpo esférico é igual ao peso do corpo esférico.

Isolando-se o corpo colocado na água, em equilíbrio, verificamos duas interações. Uma de campo, o peso P e outra de contato, aplicada pela água, denominada empuxo E. O empuxo E tem a mesma direção de P, mesma intensidade e sentido oposto ao de P. A intensidade do empuxo é igual ao peso do corpo esférico que é igual ao peso do volume de água deslocado.

P = E

E = mD . g

onde mD é a massa de água deslocada.

Esta conclusão é válida de um modo geral para corpos imersos em fluidos (líquidos ou gases):

E = dF.vD.g

Onde:

dF = densidade do fluido onde o corpo foi introduzido.

vD = volume de fluido deslocado (corresponde ao volume imerso do corpo).

g = aceleração da gravidade local.

Sendo dC a densidade do corpo e VC o volume do corpo, temos:

P = dC.VC.g