Quais fatores determinam a flutuabilidade de um objeto?

Perguntado por: omodesto . Última atualização: 19 de maio de 2023
4.7 / 5 10 votos

A relação do peso do objeto com o peso da água deslocada é o que determina se o objeto flutua; embora o tamanho e a forma do objeto tenham um efeito, eles não são o principal motivo pelo qual um objeto flutua ou afunda. Se um objeto desloca mais água que o seu peso, flutuará.

Quando um corpo está flutuando em um líquido, ele está sujeito à ação de duas forças de mesma intensidade, mesma direção (vertical) e sentidos opostos: a força-peso e o empuxo.

Casos de flutuação
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. 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.

Os objetos que flutuam (garrafa com ar) têm densidade menor do que a água. Já os objetos que afundam (garrafa com areia) têm densidade maior que a da água. Se o objeto fica em equilíbrio no interior do líquido, como foi o caso da nossa garrafa com água, é porque o objeto tem a mesma densidade da água.

As forças que atuam no corpo são o seu peso mg, exercido pela Terra, e o empuxo E, devido ao líquido. O corpo flutua porque o módulo do empuxo é igual ao módulo do seu peso.

  • Empuxo (E)
  • Densidade do fluido (d)
  • Gravidade (g)
  • Volume do fluido deslocado ou volume do corpo (V)

Podemos prever através da densidade. Para flutuar o elemento deverá ter menor densidade que a água, já para ficar na parte inferior e a água na parte superior este deve ter maior densidade que a água.

Por conta da diferença de densidade, objetos menos densos que a água boiam, como por exemplo: isopor, bola de futebol, entre outros. Esses materiais possuem uma massa concentrada em um volume relativamente grande, fazendo com que sua densidade seja menor que a da água.

A boia consegue flutuar porque tem peso menor do que a força que a água exerce sobre ela. Essa força chama-se empuxo.

Flutuação. A densidade é um fator primordial para determinar se um corpo é capaz de flutuar, juntamente com a força de empuxo. Basicamente, para que haja flutuação, a densidade do corpo deve ser menor que a densidade do líquido.

Em termos gerais, essa força pode ser calculada com a equação Fb = Vs × D × g, onde Fb é a força de empuxo, Vs é o volume submerso, D é a densidade do fluido no qual o objeto está submerso e g é a força da gravidade.

Uma forma simples de saber se o corpo afundará ou não é comparando a densidade entre o objeto e o líquido, assim, caso o objeto possua uma densidade menor que o líquido ele irá boiar.

Se a água for mais densa que ele, ele flutua. É por isso que a maçã flutua na água. Apesar de deixar dúvidas por ter um peso considerável, a fruta é menos densa que a água e tende a não afundar.

O gelo flutua na água, porque sua densidade é menor do que a da água líquida em temperatura ambiente. A água ao congelar, expande seu volume em cerca de 10% (razão pela qual, em regiões muito frias, pode até arrebentar encanamentos, ocasionando grandes transtornos).

O facto de um objeto se afundar ou flutuar não depende só da sua forma ou tamanho, mas também das características do material de que é feito. Um corpo flutuará noutro, não por ser mais leve, mas por ser menos denso.

A casca da laranja está cheia de pequenas bolsas de ar que fazem com que a laranja tenha uma densidade menor que a água. Por isso é que a laranja com casca flutua na água.

A relação do peso do objeto com o peso da água deslocada é o que determina se o objeto flutua; embora o tamanho e a forma do objeto tenham um efeito, eles não são o principal motivo pelo qual um objeto flutua ou afunda. Se um objeto desloca mais água que o seu peso, flutuará.

Se ele tiver uma densidade maior do que a da água, irá afundar; se a densidade for menor, irá boiar. Simples assim! Por isso dizemos que a densidade é relativa à densidade da água.