Planejativo

Princípio de Arquimedes

Ordem de grandeza

Vetores

Leis de Newton

Força elástica

Estática de um ponto material

Estática de um corpo extenso e Centro de massa

Máquinas simples (polias)

Dinâmica do movimento circular

Trabalho

Energia mecânica, potência e rendimento

Impulso e quantidade de movimento

Colisões

Movimento Harmônico Simples (MHS): Cinemática do MHS

Movimento harmônico simples (MHS): Sistema massa-mola e Pêndulo simples

Leis de Kepler

Lei da Gravitação Universal

Velocidade orbital e Velocidade de escape

Densidade, pressão e Teorema de Stevin

Experiência de Torricelli, Teorema de Pascal, Prensa hidráulica

Movimento uniforme

Movimento variado

Lançamento vertical e Queda livre

Lançamento horizontal

Movimento circular

Sistemas de unidades

Movimento harmônico simples (MHS): Movimentos periódicos

Lançamento oblíquo

Força de atrito

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Arquimedes, um proeminente matemático e físico da Grécia Antiga, estabeleceu um princípio referente à força de empuxo exercida sobre um objeto. Segundo a história, Arquimedes foi encarregado de determinar se a coroa entregue ao rei Hierão, de Siracusa, era inteiramente feita de ouro (conforme solicitado). Diz-se que, enquanto tomava banho, ele teve a ideia e exclamou "Eureka", que significa "encontrei".

Sua ideia envolvia colocar a coroa em um recipiente cheio de água e medir o volume deslocado. Em seguida, ele mediu o volume deslocado por uma barra de ouro puro com a mesma massa que a coroa.

Após verificar que os volumes medidos eram distintos, Arquimedes concluiu que, por possuir uma densidade diferente do ouro puro, a coroa havia sido adulterada. Posteriormente, descobriu-se que a coroa continha prata, resultado da desonestidade do ourives.

A partir dessa experiência, Arquimedes estabeleceu o princípio de que 

"todo objeto imerso em um fluido experimenta uma força (empuxo) vertical e ascendente, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto."

O Princípio de Arquimedes afirma que um objeto imerso em um fluido experimenta uma força de empuxo para cima igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Esse princípio é fundamental para compreender a flutuação, já que um objeto flutuará se o empuxo for igual ou maior que seu peso e afundará se o empuxo for menor. A densidade do objeto e do fluido são fatores importantes na determinação da flutuação. O Princípio de Arquimedes tem aplicações práticas em áreas como a engenharia naval, o funcionamento de balões de ar quente e a determinação da densidade de objetos ou substâncias.

O empuxo é um conceito fundamental em hidrostática e fluidodinâmica, relacionado à força verticalmente ascendente que age sobre um objeto parcial ou totalmente imerso em um fluido (líquido ou gás). Essa força é resultado do princípio de Arquimedes e surge devido à diferença de pressão exercida pelo fluido em diferentes profundidades.

O fenômeno da flutuação é explicado pelo empuxo. Quando um objeto é colocado em um fluido, ele pode flutuar, afundar ou ficar em equilíbrio. Isso depende da relação entre o empuxo e o peso do objeto, que por sua vez está relacionado às densidades do objeto e do fluido.

Se o empuxo exercido sobre o objeto for igual ao seu peso, o objeto flutuará em equilíbrio no fluido, nem afundando nem emergindo. Se o empuxo for maior que o peso do objeto, ele flutuará e emergirá parcialmente do fluido. Caso o empuxo seja menor que o peso do objeto, ele afundará.

O força de empuxo também é importante para entender o comportamento de objetos que se deslocam em fluidos, como barcos, submarinos e balões. No caso de submarinos, por exemplo, o empuxo é controlado para permitir que eles submerjam ou emerjam na água, ajustando a quantidade de água no interior dos tanques de lastro.

O corpo, em um líquido, estará sujeito a duas forças: o peso e o empuxo. Supondo que ele boie, é necessário que o empuxo tenha mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário ao peso. Portanto, conclui-se que 

o empuxo é uma força vertical e para cima

De acordo com a fórmula, o empuxo é diretamente proporcional à densidade do fluido, ao volume deslocado e à aceleração da gravidade. Se um objeto imerso em um fluido sofre um empuxo igual ao seu próprio peso, ele flutuará; caso contrário, afundará.

A característica de objetos submergirem ou permanecerem na superfície ao serem imersos em um fluido (líquido ou gás) está associada à densidade (ou massa por unidade de volume).

A densidade é estabelecida como a relação entre a massa e o volume de um objeto:

Se a densidade de um corpo for menor que a do fluido, o corpo flutuará. Se as densidades forem iguais, o corpo permanecerá totalmente imerso e em equilíbrio. Caso a densidade do corpo seja maior que a do fluido, o corpo afunda.

3. Conceitos e aplicações da hidrostática

Navios e icebergs são exemplos interessantes para ilustrar conceitos de hidrostática, como flutuação e empuxo.

Navios: Os navios flutuam na água devido ao empuxo, mesmo que sejam feitos de materiais mais densos do que a água, como o aço. Isso ocorre porque o desenho e a construção dos navios incluem compartimentos de ar que aumentam o volume total, diminuindo a densidade média do navio. O empuxo resultante é suficiente para contrabalançar o peso do navio e manter sua flutuação. Além disso, navios maiores, como cargueiros e petroleiros, são projetados com cascos de fundo duplo para melhorar a segurança e resistência em caso de colisões ou encalhes.

Icebergs: Icebergs são grandes pedaços de gelo que se soltam das geleiras e flutuam na água do mar. A densidade do gelo é menor que a da água salgada, o que permite que os icebergs flutuem. No entanto, cerca de 90% da massa de um iceberg fica submersa, o que pode ser perigoso para a navegação, como no famoso caso do naufrágio do Titanic em 1912.