Buoyancy Calculator

Calculate buoyant force (Archimedes' principle)

Buoyancy

Fb = rho x V x g

Formula
Fb = rho x V x g

O que é Empuxo?

O empuxo é a força para cima exercida por um fluido sobre um objeto submerso nele. Essa força se opõe à gravidade e é responsável por objetos flutuarem ou afundarem. O Princípio de Arquimedes afirma que a força de empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.

O empuxo é fundamental em arquitetura naval, design de submarinos, mergulho e aeronáutica de balões. Os engenheiros calculam a força de empuxo para projetar navios, prever como cargas afetam o calado de embarcações e dimensionar coletes salva-vidas.

Como Usar a Calculadora

  1. Insira o volume do objeto submerso em metros cúbicos (m³).
  2. Insira a densidade do fluido (ex: 1000 kg/m³ para água doce, 1025 para água do mar).
  3. Clique em Calcular para obter a força de empuxo em Newtons.
  4. Compare com o peso do objeto para determinar se ele flutua ou afunda.

Fórmula e Explicação

F_e = ρ_f × V × g F_e = força de empuxo (N) ρ_f = densidade do fluido (kg/m³) V = volume submerso (m³) g = aceleração gravitacional (9,81 m/s²)

Um objeto flutua quando F_e ≥ seu peso (mg). Afunda quando peso > F_e. Flutuabilidade neutra ocorre quando F_e = mg exatamente.

Exemplos Resolvidos

Esfera de Aço na Água

Uma esfera sólida de aço com volume 0,001 m³ é submersa em água doce (ρ = 1000 kg/m³). F_e = 1000 × 0,001 × 9,81 = 9,81 N. O aço pesa ~78 N para esse volume, então afunda (peso 78 N > F_e 9,81 N).

Bloco de Madeira Flutuando

Um bloco de madeira (ρ_madeira = 600 kg/m³, volume = 0,01 m³) flutua na água. Seu peso = 600 × 0,01 × 9,81 = 58,86 N. Desloca exatamente essa quantidade de água: V_submerso = 58,86 / (1000 × 9,81) = 0,006 m³, ou seja, 60% está submerso.

Lastro de Submarino

Um submarino de 500 m³ precisa de flutuabilidade neutra em água do mar (ρ = 1025 kg/m³). F_e necessária = 1025 × 500 × 9,81 = 5.028.375 N ≈ 512,6 toneladas. Os tanques de lastro são inundados para igualar esse valor ao peso do submarino.

Perguntas Frequentes

O que é o Princípio de Arquimedes?▾
O Princípio de Arquimedes afirma que a força de empuxo sobre um objeto é igual ao peso do fluido que ele desloca. A lenda diz que Arquimedes o descobriu ao observar a água transbordar quando entrou numa banheira, exclamando seu famoso 'Eureka!'.
Por que um navio de aço flutua?▾
Um navio de aço flutua porque seu casco encerra um grande volume de ar. A densidade média do navio (aço + ar) é menor que a da água. O navio desloca água suficiente para igualar seu peso total antes de ficar completamente submerso.
O que é gravidade específica?▾
Gravidade específica é a razão entre a densidade de uma substância e a da água a 4°C (1000 kg/m³). Objetos com GE < 1 flutuam; os de GE > 1 afundam. O gelo tem GE ≈ 0,917 — flutua com 91,7% submerso.
Como os submarinos controlam a profundidade?▾
Submarinos usam tanques de lastro que podem ser inundados com água do mar ou esvaziados com ar comprimido. Inundá-los aumenta o peso até superar o empuxo (mergulho); esvaziá-los expulsa a água até o empuxo levantar o submarino (subir à superfície).
O empuxo muda com a profundidade?▾
Para objetos incompressíveis, o empuxo não muda com a profundidade — depende apenas do volume deslocado. Contudo, objetos compressíveis (como câmaras de gás) se comprimem sob pressão, reduzindo F_e e fazendo-os afundar mais.