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Mecânica e máquinas simples · GCSE Physics Buoyancy & Density

Simulador do princípio de Arquimedes

Simulador do princípio de Arquimedes e empuxo hidrostático: flutuação e peso aparente

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  • Folha de exercícios A4
Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

cm³
g/cm³
g/cm³
%

Deduções e métricas em tempo real

Empuxo F_emp
--
Peso do objeto G
--
Leitura da balança
--
Volume deslocado
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: A 500cm³ iron block is fully submerged in water (rho=1.0g/cm³) and in kerosene (rho=0.8g/cm³). Find buoyancy. (g=10N/kg)
Derivação passo a passo:
  1. 1) In water: F_buoy = 1000*10*5e-4 = 5N; 2) In kerosene: F_buoy = 800*10*5e-4 = 4N. Independent of iron density.

Worked Problem

Problema: An ice cube floats in a beaker of water. When melted, does the water level rise, fall, or stay unchanged?
Derivação passo a passo:
  1. Stays unchanged! While floating, V_disp = m_ice / rho_water. When melted, the resulting water volume is m_water / rho_water = V_disp, exactly filling the displaced cavity.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: An ice cube floats in saltwater. Does the level rise, fall, or stay unchanged after melting?
Q2. Variant 2: How does a submarine control diving and surfacing?
Q3. Variant 3: An object weighs 8N in air and 5N when submerged in water. Determine volume and density. (g=10N/kg)

Perguntas frequentes e erros comuns

Do submerged objects resting on the bottom experience buoyancy?
Yes. As long as liquid contacts the bottom surface, upward hydrostatic pressure exceeds downward pressure. Buoyancy is zero only if the base is sealed to the bottom with no liquid underneath.
Does buoyancy increase as an object goes deeper?
No. Once fully submerged, displaced volume V_disp equals object volume V_obj and remains constant. While ambient pressure increases, the difference in pressure between top and bottom stays unchanged.
When a ship sails from river to sea, does buoyant force change?
No, buoyancy still equals the ship weight. But because seawater is denser, displaced volume decreases, causing the ship to float slightly higher.
Do hot air balloons use Archimedes principle?
Yes. Air is a fluid. Heating air inside reduces its density, making balloon gross weight less than the weight of displaced cool ambient air (F_buoy > G_total).