Determine o empuxo sobre uma esfera de raio 5,65 cm que possui 36,94% do seu volume submerso.
A. 24,279 N
B. 0,279 N
C. 148,185 N
D. 106,542 N
E. 2,791 N
F. 279,081 N
G. 7,555 N
H. 19,376 N
I. 17,821 N
J. 2,8 × 106 N
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O empuxo é definido como a força exercida por um fluido sobre um objeto submerso nele, e é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Podemos calcular o empuxo usando a fórmula:
E = ? * g * V
onde ? é a densidade do fluido, g é a aceleração da gravidade e V é o volume do fluido deslocado pelo objeto.
Neste caso, não temos informações sobre a densidade do fluido, mas podemos usar a fração do volume submerso para determinar o volume do fluido deslocado. Se a esfera tem raio r, seu volume é dado por:
V = (4/3) * ? * r^3
Portanto, o volume do fluido deslocado é dado por:
V_fluido = 0,3694 * V
Substituindo os valores fornecidos e usando a densidade da água (1000 kg/m^3) para o cálculo:
E = 1000 kg/m^3 * 9,81 m/s^2 * 0,3694 * (4/3) * ? * (5,65 cm / 100 cm)^3 E = 2,791 N
Portanto, a alternativa correta é a letra E, 2,791 N.
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Empuxo = Peso do líquido deslocado
Onde o peso do líquido deslocado é igual à densidade do líquido multiplicada pelo volume do líquido deslocado.
A densidade do líquido é uma propriedade do líquido em questão, e pode ser encontrada em tabelas de densidades de materiais. Vamos representar a densidade do líquido como "d" e o volume do líquido deslocado pela esfera como "V".
A esfera está com 36,94% do seu volume submerso, então o volume do líquido deslocado será 36,94% do volume total da esfera. Podemos calcular o volume do líquido deslocado (V) usando a seguinte fórmula:
V = 0,3694 * 4/3 * ? * r^3
Onde "r" é o raio da esfera. Substituindo o valor do raio dado (5,65 cm) na fórmula acima, temos:
V = 0,3694 * 4/3 * ? * (5,65)^3
Agora, podemos substituir a fórmula do empuxo na fórmula acima:
Empuxo = d * V
Suponhamos que a densidade do líquido seja de 1 kg/m³ (ou 1000 kg/m³, que é a densidade aproximada da água em condições normais). Podemos prosseguir com o cálculo do empuxo.
Vamos converter o raio da esfera de centímetros para metros, dividindo por 100 para obter o valor em metros:
r = 5,65 cm / 100 = 0,0565 m
Agora, substituindo os valores na fórmula do volume do líquido deslocado:
V = 0,3694 * 4/3 * ? * (0,0565)^3
V ? 6,6336 × 10^-6 m³
Agora podemos calcular o empuxo usando a fórmula do empuxo:
Empuxo = d * V
Empuxo = 1000 kg/m³ * 6,6336 × 10^-6 m³
Empuxo ? 0,00663 N
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