É fundamental entender as forças que um objeto sofre quando imerso num fluido, a chamada força de empuxo é uma delas. Este conhecimento possibilita diversas aplicações, como o desenvolvimento de navios, balsas, submarinos e outros aparelhos aquáticos. A maneira mais fácil de entender esta força é através do princípio de Arquimedes.

Princípio de Arquimedes

Todo corpo imerso ou flutuante num fluído, dentro de um campo gravitacional, fica sujeito à ação de uma força exercida pelo fluído denominada empuxo, \(E\) , que tem as seguintes características:

  1. O módulo do empuxo é igual ao módulo do peso do volume de líquido deslocado.
  2. A direção do empuxo é vertical
  3. O sentido do empuxo é de baixo para cima.
  4. A resultante do empuxo atua no centro de gravidade do fluído deslocado, que é chamado de centro de impulsão.
Matematicamente, temos: $$E = P_{\text{líquido deslocado}} = \rho_{\text{líquido}} \cdot V_{\text{corpo}} \cdot g,$$ onde \(g\) é a aceleração da gravidade, \(V_{\text{corpo}}\) é o volume do objeto inserido dentro do líquido de densidade \(\rho_{\text{líquido}}\).

Importante, se só parte do corpo estiver imersa no líquido, \(V_{corpo}\) deve corresponder só ao volume da parte do corpo imersa no líquido.

A figura abaixo ilustra o princípio de Arquimedes.

Líquido deslocado e empuxo. Considere um recipiente contendo um líquido (figura à esquerda). Se inserirmos neste recipiente um objeto (figura à direita) a altura do líquido subirá. Este volume de líquido deslocado, \(\Delta V\) , é exatamente igual ao volume \(V\) do objeto que foi inserido. O princípio de Arquimedes diz que: o empuxo no objeto que foi inserido, terá intensidade igual ao módulo do peso de um objeto de mesmas dimensões mas com densidade igual a do líquido deslocado do recipiente.