Empuxo

O empuxo é uma força que atua na direção vertical e para cima quando algum corpo é inserido no interior de um fluido.

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 O empuxo é uma força que surge quando um corpo é mergulhado em um fluido e sofre, por parte do fluido, uma força vertical e para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. É essa força que faz alguns objetos parecerem mais leves quando dentro da água, ou uma bola cheia de ar subir aceleradamente quando colocada no fundo da piscina, e até mesmo é a razão pela qual os navios boiam no mar, mesmo tendo uma massa de várias toneladas.

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Leia também: O que são os fluidos?

Tópicos deste artigo

Resumo sobre empuxo

  • O empuxo é uma força que atua na direção vertical e para cima quando algum corpo é inserido no interior de um fluido.
  • A fórmula do empuxo é: E = d  g ⋅ V
  • Se E < P, o corpo afunda; se E > P, o corpo boia; e se E = P, o corpo permanece parado.
  • Considerando as densidades: se ddf, o corpo permanece parado; se ddf, o corpo afunda; e se dc < df, o corpo sobe.
  • Peso aparente: Pap. = Preal - E
  • Exemplos de empuxo: o gelo não afundar na água; o vapor da água e o ar quente tenderem a subir; as bolhas de champanhe aos serem violentamente expulsas do líquido; e os balões de festa cheios de gás hélio que flutuam.

O que é empuxo?

Ilustração de uma bola na água, que sofre a força peso e o empuxo. [imagem_principal]
Uma bola na água sofre a força peso e o empuxo.

O empuxo é a força que atua sobre objetos que são parcialmente ou completamente imersos em fluidos (líquidos ou gases), como a água e o ar. Ela é uma grandeza vetorial, medida em newtons, que aponta sempre na mesma direção (vertical) e no sentido oposto ao peso do corpo imerso (para cima), e tem magnitude igual ao peso do fluido que foi deslocado.

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Lei do empuxo

Mais conhecida como o princípio de Arquimedes, a lei do empuxo surgiu quando o filósofo e matemático grego Arquimedes (282-212 a.C.) descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. A essa força, do líquido sobre o corpo, denomina-se empuxo.

Ilustração representativa do momento em que Arquimedes grita “Eureka” ao descobrir sobre o empuxo.
Acredita-se que o Arquimedes ficou gritando “eureka” (que significa “descobri” ou “encontrei”) ao realizar a descoberta sobre o empuxo.

Fórmula do empuxo

O empuxo é uma força que surge quando algum corpo ocupa espaço dentro de um fluido. Essa força depende exclusivamente da densidade do fluido (ou massa específica) d, da gravidade local g e do volume do fluido deslocado V, dada pela seguinte fórmula:

E = d g ⋅ V

Tipos de empuxo

Tipos de empuxo.
O empuxo pode ser menor, maior ou igual à força peso.

Em um corpo que se encontra totalmente imerso em um fluido, agem duas forças: a força peso P, devido à sua interação gravitacional com a Terra, e a força de empuxo E, devido à sua interação com o líquido. Assim, a depender de seus valores, podemos ter três tipos de empuxo:

  • E < P: Se a intensidade da força de empuxo for menor do que a intensidade da força peso, o corpo afunda. Exemplo desse tipo de situação é de uma pedra que afunda na água.
  • E > P: Se a intensidade da força de empuxo for maior que a intensidade da força peso, o corpo sobe (ou boia, ou flutua). Exemplos desse tipo de situação é o da bola cheia de ar que sobe aceleradamente quando colocada no fundo de uma piscina e a razão pelo qual os navios boiam no mar.
  • E = P: Se a intensidade da força de empuxo for igual à intensidade da força peso, o corpo permanece parado no ponto onde foi colocado.

Empuxo e densidade

Podemos identificar o que irá ocorrer com o corpo com base na análise da densidade do corpo dc e da densidade do fluido df:

  • Se  ddf, o corpo encontra-se em equilíbrio, ou seja, permanece parado.
  • Se  ddf, o corpo desce em movimento acelerado.
  • Se  ddf, o corpo sobe em movimento acelerado.

Portanto, note que interessante sutileza sobre o empuxo: podemos compreender a magnitude da força de empuxo sobre um objeto como uma consequência direta da diferença entre as densidades do objeto e do fluido. Essa é a mesma razão pela qual o óleo fica acima da água quando ambos estão em um recipiente, por exemplo. O óleo é menos denso que a água, portanto, sofre uma força de empuxo que o coloca acima da água.

A seguir, separamos a densidade de diversos materiais e os comparamos com relação à magnitude da força de empuxo:

Densidade de diversos materiais, aspecto ligado ao empuxo.
Densidade de diversos materiais em g/cm3.

Note que os materiais mais densos sofrem uma menor força de empuxo e se acumulam mais ao fundo do recipiente, enquanto os menos densos sofrem uma maior força de empuxo e tendem a ir para cima.

→ Peso aparente

Quando um corpo mais denso que o líquido é totalmente imerso nesse líquido, observamos que o valor do seu peso, dentro desse líquido, é aparentemente menor do que no ar. A diferença entre o valor do peso real Preal e do peso aparente Pap. corresponde ao empuxo exercido pelo líquido:

Pap. = Preal - E

Acesse também: Afinal, o que é densidade?

Força de empuxo na água

Originalmente, a densidade de todos os corpos era medida em função da densidade da água pura, por isso, a densidade da água em condições normais de pressão e temperatura (1 atm e 25 °C) é definida em 1000 kg/m3.

  • Exemplo:

Calcule a força de empuxo que a água exerce em um objeto colocado totalmente dentro da água e que tenha uma massa de 10 kg e volume 0,002 m3:

Resolução:

E = d ⋅ g ⋅ V

E = 1.000 ⋅ 10 ⋅ 0,002

E = 20 N

Dessa forma, esse objeto, que tem um peso real Preal = m g = 10 ⋅ 10 = 100N, se mergulhado totalmente na água, ficará com um peso aparente Pap. igual a:

Pap. = Preal - E

Pap. = 100 - 20

Pap. = 80N

Note ainda que, como E < Preal, então o corpo irá afundar.

Empuxo no ar

No nível do mar, a densidade do ar é aproximadamente 1,225 kg/m3, ou seja, mil vezes menor que a densidade da água. Isso explica o porquê de as bolhas de ar subirem imediatamente quando dentro da água, ou mesmo uma bola cheia de ar quando colocada no fundo de uma piscina cheia de água.

  • Exemplo:

Calcule a força de empuxo que o ar exerce em um objeto colocado totalmente dentro da água e que tenha uma massa de 10 kg e volume 0,002 m3:

Resolução:

\(E=d \cdot g \cdot V\)

\(E=1,225 \cdot 10 \cdot 0,002\)

\(E=0,0245 N\)

Assim, trata-se de uma força de empuxo muito fraca comparada com o peso real Preal = 100N do objeto. Vamos calcular o peso aparente:

\(P_{ap.}=P_{real} -E\)

\(P_{ap.}=100-0,0245\)

\(P_{ap.}=99,975 \ N\)

Portanto, o peso aparente é praticamente igual ao peso real, pois a força de empuxo causada pelo ar é muito pequena se comparada com a força de empuxo que a água causa nesse mesmo objeto.

Exemplos de empuxo

A seguir, separamos alguns exemplos de situações em que ocorre uma atuação expressiva da força de empuxo:

  • Por ser menos denso que a água no estado líquido, o gelo (água no estado sólido) tende a flutuar.
  • O vapor da água e o ar quente tendem a subir, uma vez que, quanto mais quentes, ocupam mais espaço, fazendo com que sua densidade seja menor que a densidade do ar frio.
  • As bolhas de champanhe são constituídas de gás carbônico, um gás muitas vezes menos denso que a água, por isso, quando se abre uma garrafa de champanhe, essas bolhas são violentamente expulsas do líquido.
  • Os balões de festa que flutuam fazem-no em razão do empuxo do ar atmosférico, uma vez que são preenchidos por gases menos densos que o gás atmosférico, tal como o gás hélio.

Exercícios resolvidos sobre empuxo

Questão 1

(UCP) Dois sólidos mergulhados no mesmo líquido apresentam iguais perdas aparentes de peso. Podemos afirmar que:

A) os sólidos possuem a mesma massa específica.

B) os sólidos possuem o mesmo peso.

C) os sólidos possuem o mesmo volume

D) as perdas aparentes de peso só serão iguais se os sólidos forem ocos.

Resolução:

Alternativa C.

A perda aparente de peso se deve à ação da força de empuxo. O mesmo empuxo corresponde ao mesmo volume do líquido deslocado; logo, os sólidos têm o mesmo volume.

Questão 2

(UFTM) Um bloco de madeira, com massa de 1,0 kg, está flutuando em glicerina líquida, cuja massa específica é 1,25 ⋅ 103 kg/m3. Considerando g = 10 m/s2, determine:

A) o valor do empuxo sobre o bloco de madeira;

B) o volume de glicerina deslocado pelo bloco de madeira.

Resolução:

A) Como o bloco está em equilíbrio:

\(E=P\)

\(E=m \cdot g\)

\(E=1⋅10\)

\(E=10 N\)

B) Usando a fórmula do empuxo:

\(E = d \cdot g \cdot V \)

Isolando o volume:

\(V = \frac{E}{d \cdot g} \)

\(V = \frac{10}{1,25 \cdot 10^3 \cdot 10} \)

\(V = 8 \cdot 10^{-4} \ \text{m}^3 \)

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica (vol. 1). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, oscilações e ondas, calor (vol. 2). 4 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2013. 

Escritor do artigo
Escrito por: Robson Alves Dantas Robson Alves Dantas é bacharel em Física pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e mestre em Física pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB), na área de teoria quântica de campos.
Deseja fazer uma citação?
DANTAS, Robson Alves. "Empuxo"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm. Acesso em 14 de julho de 2025.
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Videoaulas


Lista de exercícios


Exercício 1

(UERJ) Uma barca para transportar automóveis entre as margens de um rio, quando vazia, tem volume igual a 100 m3 e massa igual a 4,0.104 kg. Considere que todos os automóveis transportados tenham a mesma massa de 1,5.103 kg e que a densidade da água seja de 1000 kg/ m3. O número máximo de automóveis que podem ser simultaneamente transportados pela barca corresponde a:

a) 10

b) 40

c) 80

d) 120

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Exercício 2

(Mackenzie-SP) Devido à crise hídrica que se instalou na cidade de São Paulo, um estudante, após a aula de hidrostática, resolveu colocar uma garrafa de 1,0 litro, cheia de água, no interior da caixa acoplada de descarga. Essa medida gerou uma economia de água no final de um período. Essa ideia colocada em prática foi baseada no

a) Princípio de Stevin.

b) Princípio de Arquimedes.

c) Princípio de Pascal.

d) Princípio dos vasos comunicantes.

e) Teorema de Bernoulli.

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Exercício 3

Determine o empuxo sobre uma esfera de raio 2 cm que tem ⅛ de seu volume submerso em água.

Dados: π = 3; densidade da água ρ = 1000 Kg/m3; g = 10 m/s2.

a) 0,05

b) 0,03

c) 0,08

d) 0,04

e) 0,02

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Exercício 4

A respeito do Princípio de Arquimedes, o empuxo, marque a alternativa falsa.

a) O empuxo é uma força que sempre atua na vertical e para cima.

b) Se um objeto boia na superfície de um líquido, podemos dizer que o empuxo é maior que o peso, portanto, a densidade do líquido é maior que a densidade do objeto.

c) Se um objeto afunda ao ser colocado em um recipiente que contém determinado líquido, podemos dizer que o empuxo sobre o objeto é maior que o peso, portanto, a densidade do líquido é maior que a densidade do objeto.

d) A determinação do empuxo é feita pelo produto da densidade do líquido, volume imerso do corpo e aceleração da gravidade.

e) Todas as alternativas anteriores estão corretas.

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