O que é empuxo?

Empuxo é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente nele. Também conhecido como Princípio de Arquimedes, o empuxo sempre apresenta direção vertical e sentido para cima.

Assim que um objeto qualquer é mergulhado em um fluido, ele começa a deslocá-lo. O empuxo corresponde ao peso do volume de líquido deslocado pelo objeto, sendo assim, podemos definir matematicamente o empuxo da seguinte forma:

E = P_DES

E = m_{DES .} g

Sabendo que a densidade é fruto da razão entre a massa e volume de uma substância, podemos escrever que:

d = m/V → m = d.V

Reescrevendo a equação do empuxo, temos:

E = d_L. V_DES. g

Para essa equação, temos que:

d_L = densidade do líquido;

V_DES = volume de líquido deslocado;

g = aceleração da gravidade.

OBS.: O volume de líquido deslocado corresponde exatamente ao volume imerso do objeto no líquido.

Como surge o Empuxo?

O empuxo surge por causa da diferença de pressão existente entre a parte inferior e superior de um objeto mergulhado em um fluido. A pressão na parte inferior, em virtude da maior profundidade, é maior que a pressão na parte superior, o que resulta no surgimento de uma força vertical para cima, o empuxo.

Quem explicou o empuxo?

Essa força foi explicada por Arquimedes, matemático e engenheiro grego que foi incumbido por um rei de mostrar se a sua coroa era de ouro maciço ou se havia impurezas misturadas a ela. Enquanto tomava banho em uma banheira, ele reparou que a água saía da banheira quando ele entrava e que seu corpo estava sujeito a uma espécie de força. A partir daí, ele pôde desenvolver a sua ideia sobre o empuxo e enunciar que:

“Todo corpo mergulhado em um fluido sofre ação de uma força vertical e para cima que corresponde ao volume de líquido deslocado pelo corpo.”

Casos de flutuação

1) Corpo afunda:

Se um objeto mergulhado em um fluido afunda, podemos afirmar que a sua densidade é maior que a do líquido e que o seu peso é superior ao empuxo.

2) Corpo em equilíbrio

Se as densidades do corpo e do fluido forem iguais, o corpo permanecerá em equilíbrio no líquido e podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso do corpo.

3) Corpo boiando:

Um objeto boia na superfície de um líquido sempre que sua densidade é menor que a densidade do líquido. Nesse caso, o empuxo que atua sobre o corpo é maior que seu peso.

Exemplo de aplicação

Os submarinos utilizados pelas Forças Armadas são um exemplo clássico de aplicação do empuxo. Enquanto o submarino mantém-se flutuando na superfície da água, podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso e a embarcação mantém-se em equilíbrio. Para submergir, o submarino enche alguns reservatórios com água, assim, seu peso torna-se superior ao empuxo e ele afunda.

Por Joab Silas
Graduado em Física