Este artigo explica o que é flutuabilidade. Você encontrará os diferentes tipos de flutuabilidade e a relação entre flutuabilidade e densidade. Além disso, você poderá ver aplicações deste conceito científico no mundo real.
O que é flutuabilidade?
Flutuabilidade é a capacidade de um corpo flutuar, ou seja, a capacidade de um corpo permanecer em equilíbrio dentro de um fluido.
Para que um objeto flutue em um fluido, a força resultante da pressão exercida pelo fluido sobre o corpo deve ser igual à força do peso do corpo.
Às vezes, ao mergulhar um objeto na água (ou em qualquer outro fluido), o objeto sobe aos poucos até flutuar na superfície. Isso ocorre porque a força exercida na parte inferior do corpo é maior que a força do peso corporal mais a pressão exercida na parte superior. Neste caso, o corpo subirá até que a força acima e a força abaixo sejam iguais.
Portanto, a causa da flutuabilidade de um corpo não é a densidade, mas o equilíbrio de forças entre a pressão vertical ascendente aplicada na sua parte inferior e a força do seu peso. Porém, a densidade de um corpo pode estar relacionada à sua capacidade de flutuar, o que é explicado com mais detalhes a seguir.
Flutuabilidade e princípio de Arquimedes
O princípio de Arquimedes afirma que um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe uma força vertical ascendente equivalente ao peso do fluido deslocado quando o referido corpo é introduzido no fluido.
Portanto, a força de empuxo que um fluido exerce sobre um corpo é igual ao peso do fluido que ele deslocou quando foi introduzido.
Portanto, de acordo com o princípio de Arquimedes, para um corpo flutuar, ele deve desalojar uma quantidade de fluido cujo peso seja equivalente ao peso do próprio corpo.
tipos de flutuabilidade
Dentro do conceito de flutuabilidade, distinguimos três tipos de flutuabilidade de acordo com o seu movimento.
- Flutuabilidade positiva : o corpo tende a subir dentro do fluido, portanto a pressão exercida pelo fluido é maior que a força do peso do corpo.
- Flutuabilidade negativa : o corpo tende a descer no fluido, ou seja, o corpo afunda. Isso significa que a força do peso é maior que a força de empuxo.
- Flutuabilidade neutra: o corpo está em equilíbrio dentro do fluido, ou seja, o corpo permanece suspenso dentro do fluido. Neste caso, a força vertical positiva aplicada pelo fluido sobre o corpo é equivalente ao seu peso.
Relação entre flutuabilidade e densidade
Considerando a definição de flutuabilidade, nesta seção veremos como a densidade e a flutuabilidade estão relacionadas.
A flutuabilidade de um corpo em um fluido está relacionada à densidade do corpo e à densidade do fluido. Se a densidade do corpo for menor que a densidade do fluido, o corpo flutuará no fluido, porém, se a densidade do corpo for maior que a densidade do fluido, o corpo não flutuará e afundará.
Por exemplo, a água tem uma densidade de cerca de 1.000 kg/ m3 , portanto, se a densidade de um corpo for superior a 1.000 kg/ m3 , ele afundará na água. Por outro lado, se a densidade do corpo for inferior a 1000 kg/ m3 , o corpo flutuará.
É necessário enfatizar a diferença entre a massa e a densidade de um corpo, pois a massa não determina a flutuabilidade do objeto, mas sim a densidade. É possível que um objeto pese muito, mas tenha um volume muito grande, o que fará com que sua densidade seja baixa e, portanto, flutue.
aplicativos de flutuabilidade
Finalmente, para compreender completamente o significado da flutuabilidade, vamos ver como ela é usada no mundo real.
Logicamente, a flutuabilidade é um conceito muito importante na engenharia, especialmente no projeto de estruturas ou embarcações subaquáticas, como navios ou submarinos.
Mas a flutuabilidade não se aplica apenas a líquidos; um objeto também pode flutuar em um gás. Ao projetar balões de ar quente ou navios aerotransportados, é essencial estudar a flutuabilidade.
Da mesma forma, para aprender a mergulhar é fundamental ter pelo menos algum conhecimento de flutuabilidade.