Calculadora do princípio de Arquimedes

O princípio de Arquimedes afirma que um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe uma força de empuxo para cima igual ao peso do fluido deslocado. A força é calculada multiplicando a densidade do fluido, o volume deslocado e a aceleração da gravidade. Essa relação simples explica por que navios flutuam, balões sobem, objetos submersos parecem mais leves e a densidade pode ser medida pelo peso aparente. O volume deslocado é a parte do volume do objeto que fica abaixo da superfície do fluido. Um sólido totalmente submerso desloca todo o seu volume externo, desde que o fluido não entre em cavidades internas. Um objeto flutuante se acomoda até o empuxo igualar seu peso. Para um objeto de densidade uniforme, a fração submersa no equilíbrio é a densidade do objeto dividida pela densidade do fluido. Assim, um bloco de madeira com densidade de 600 quilogramas por metro cúbico em água doce fica com cerca de 60 por cento do volume submerso. A calculadora também compara o empuxo do volume deslocado informado com o peso de um volume igual do objeto. Uma força resultante para cima positiva indica que um objeto totalmente submerso tende a subir; um valor negativo indica que tende a afundar. Densidades iguais produzem flutuabilidade neutra. O cálculo pressupõe densidades uniformes e usa a aceleração gravitacional local inserida para ambas as forças. Como a gravidade aparece nas duas, ela se cancela na razão de densidades que determina a flutuação básica. A densidade do fluido depende da composição, salinidade, pressão e temperatura. A água doce costuma ser aproximada como 1000 quilogramas por metro cúbico, mas sua densidade exata muda com a temperatura. A água do mar é mais densa, geralmente próxima de 1025 quilogramas por metro cúbico. O ar é muito menos denso e varia bastante com a altitude e o clima. A densidade do objeto deve representar a massa total dividida pelo volume externo, incluindo espaços vazios selados na análise de barcos, flutuadores ou estruturas ocas. Este modelo ideal não inclui tensão superficial, sustentação hidrodinâmica, bolhas presas, aceleração do fluido, compressibilidade ou contato com um recipiente. A estabilidade também é diferente do equilíbrio das forças verticais: um objeto pode ter empuxo suficiente para flutuar e ainda assim virar se seu centro de gravidade e centro de empuxo produzirem um momento instável. Use o resultado para ensino e estimativas preliminares de mecânica dos fluidos. Projetos navais, de içamento, mergulho e vasos de pressão exigem fatores de segurança adequados, geometria precisa, casos de carga, efeitos de superfície livre e normas de engenharia.