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Flutuação e Estabilidade: Centro de Empuxo

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Centro de Empuxo

Agora é hora de combinar essas idéias.

O centro de empuxo de um objeto flutuante está relacionado ao conceito de centro da gravidade. Quando o objeto estiver parcial ou completamente submerso em um líquido, um pouco desse líquido é deslocado. O volume de líquido deslocado é exatamente o mesmo que o volume de qualquer parte do objeto que estiver abaixo da superfície. A forma do volume do líquido deslocado também é exatamente a mesma que a forma da parte que está submersa, pois o objeto em si está deslocando o líquido.

Centro de EmpuxoO centro de empuxo do objeto está localizado no centro de gravidade do volume do líquido deslocado. É o ponto através do qual a força de empuxo ascendente parece agir.

Este diagrama mostra um bloco de madeira flutuando na água. O centro de gravidade (CG) do bloco está no centro geométrico dele, como estava antes de o bloco ser colocado na água. O centro de empuxo (CE) está no centro de gravidade da água deslocada.

bloco
peso
Força de apoio
empuxo
de empuxo
 

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O desafio é você imaginar a parte do bloco embaixo d'água, sombreada em cinza, sendo trocada por água. Fazendo isso, no entanto, você percebe exatamente como é a água deslocada. Neste caso, a forma da água deslocada é a

forma da parte do bloco qie está abaixo da superfície d'água.

O bloco flutua em um nível que desloca uma quantidade de água exatamente suficiente para criar uma força de empuxo ascendente igual ao peso descendente do bloco.

Obs.: O bloco de madeira flutua por causa do Princípio de Arquimedes. Ele é capaz de deslocar água em quantidade suficiente para equilibrar seu peso sem ter que submergir seu volume inteiro para isso. Outra maneira de dizer isso é que a densidade do material do bloco é menor que a da água.