Um objeto no fundo do mar ainda experimentaria flutuabilidade? [fechadas]

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Então, eu entendo que a flutuabilidade acontece porque o fluido exerce grandes quantidades de pressão por baixo de um objeto em comparação com o acima, como nesta figura insira a descrição da imagem aqui

Então, minha pergunta é: e se o objeto for forçado ao fundo do recipiente, para que nenhum fluido fique embaixo dele. A lógica é que, se não houver fluido embaixo, não há nada para empurrá-lo para cima. Então, esse objeto ainda experimentaria flutuabilidade? Se sim, por que?

editar: interessante ver algumas respostas discordando entre si. Uma coisa a notar - de acordo com a flutuabilidade do meu livro - é uma força que acontece por causa da pressão hidrostática - não tem nada a ver com a densidade dos objetos. Então, quem disser que pode experimentar flutuabilidade, porque é menos denso, está errado, eu acho, isso não é flutuabilidade.

M. Wother
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Esta é uma questão muito boa! Para minha resposta, presumi que a lata de feijão flutuaria na água (flutuabilidade da experiência). E você está solicitando o argumento de que o contêiner é pressionado primeiro no chão.
Rul30
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Sim, é disso que estou falando
M. Wother
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discussão relacionada physics.stackexchange.com/questions/59866/…
agentp
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Estou votando para encerrar esta questão como fora de tópico, porque parece ser um caso teórico das leis da física e seria mais apropriado na troca de pilhas da física (onde é uma duplicata). A pergunta feita não parece estar focada em aplicações do mundo real ou em aspectos de engenharia da pergunta.
JMac 01/02/19
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Comentários não são para discussão prolongada; esta conversa foi movida para o bate-papo .
Air

Respostas:

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Sim, sua lata ainda terá flutuabilidade quando estiver submersa no fundo.

Independentemente da profundidade de submersão, qualquer objeto perderá peso igual ao peso da água que deslocou, mesmo quando mantido no fundo. Você confunde a pressão hidrostática com flutuabilidade.

A pressão hidrostática aumentará com a profundidade, a ponto de até esmagar a lata. Mas a flutuabilidade exercida pela água na lata permanece mais ou menos a mesma, porque a água é quase incompressível, então sua densidade é mais ou menos a mesma em águas rasas e profundas. Portanto, a água deslocada terá o mesmo peso no fundo e a flutuabilidade que ela causa será a mesma.

kamran
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3
Por que os votos negativos?
Wossname
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Triste reflexão sobre a qualidade do site. A flutuabilidade acontece até mesmo com um pedaço de concreto desprovido para ser submerso antes e agindo como um pilar para uma ponte. Você vai subtrair o peso da água para calcular as cargas da fundação.
kamran
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100% correto. A diferença líquida entre a força gravitacional para baixo e a pressão hidrostática resultante é "flutuabilidade". Quando o objeto está na superfície balançando alegremente, não há flutuabilidade. Se o objeto for forçado acima da superfície, a gravidade vence; se for forçado abaixo, a flutuabilidade vence até que as duas forças sejam iguais. Qualquer sugestão de que o objeto flutuante preso ao fundo do lago não sofra flutuabilidade é um absurdo!
Donald Gibson
3
Há um problema com essa análise, que parece ignorar o objetivo da pergunta. A força hidrostática existe no fundo quando não água abaixo dela? Isso realmente não parece abordar isso e apenas diz que "a flutuabilidade é a mesma porque a diferença na pressão hidrostática é a mesma"; mas você não aborda o caso extremo em que esta questão se concentra; o caso quando não há água abaixo. Você não explica como pode manifestar uma pressão hidrostática sem nenhum fluido em primeiro lugar.
JMac # 1/18
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@AsymLabs Você está descrevendo a matemática por trás da flutuabilidade; mas ignorando por que isso se manifesta. A flutuabilidade existe devido ao equilíbrio de forças hidrostáticas em um objeto; e a pressão aumentada em profundidade aumentada. Para qualquer superfície fechada afetada por força hidrostática; temos uma flutuabilidade total no corpo. Para o caso de um objeto com superfícies removidas do contato hidrostático com o fluido; não é mais uma superfície fechada em que a pressão atua; e, portanto, a flutuabilidade não pode ser aplicada ingenuamente da mesma maneira que um objeto submerso.
JMac
2

Sim - o espaço que o objeto ocupa é mais leve que o fluido ao seu redor, então ele quer subir.

O mesmo que empurrar uma bola para o fundo do banho - ela fica lá?

Edit: para quem diz que a forma da bola faz toda a diferença: tente com um cubo de plástico oco (cheio de ar) para que o cubo possa ficar plano na superfície ...

Solar Mike
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não é assim tão fácil, a questão é sobre uma lata, dada uma lata "perfeita", não haveria força de pressão para cima. Seu exemplo com uma bola é realmente o que faz a diferença. Porque uma bola só toca o fundo com uma pequena área.
Rul30
@ rul30 experimentá-lo com um cubo de plástico oco, então ...
Solar Mike
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como menciona a regra 30 - estou falando de uma forma teoricamente perfeita e de um cenário teórico. Todo o objeto cotidiano tem alguns pequenos buracos, canais e outras coisas (
suponho
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Bem, que diferença isso faz? De acordo com meu livro a força de empuxo não tem nada a ver com a densidade do objeto, apenas seu volume
M. Wother
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@ M.Wother Se você está lendo corretamente, seu livro está errado. é a massa por um determinado volume do objeto em comparação com a massa do líquido circundante pelo mesmo volume que determina se um objeto afunda ou sobe - massa por volume é a definição de densidade.
AsymLabs
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Não sei por que o SolarMike excluiu sua resposta. A única coisa que segura a lata no chão ("orgulho" em termos navais) é a força do vácuo, ou seja, a mesma pressão que impede você de levantar a lata de uma mesa, se houver uma vedação perfeita na mesa.
Enquanto a densidade da lata for menor que a do fluido circundante, ela experimentará uma força flutuante. Não confunda uma força existente com a força líquida . Quando houver um canal para permitir que a água flua sob a lata, a pressão delta da água com profundidade fará com que a lata suba para a superfície. (É uma questão de pressão versus profundidade, não a densidade). Como mostrado na página da Wikipedia, a pressão no fundo da lata (pressão da água) é maior que a do topo da lata, forçando a lata a subir. Esse diferencial de pressão existe mesmo quando a lata está orgulhosa; é apenas a falta de pressão que resultaria se um vácuo se formasse lá que prende a lata no chão. Então, em suma, a lata sempre vê uma força flutuante.

Carl Witthoft
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"selo perfeito para a mesa." Como em dizer uma ventosa
joojaa
@joojaa exatamente isso #
Carl Witthoft 30/01
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@CarlWitthoft Excluí-o porque não conseguia entender os outros - cancelei a exclusão agora. Você fez o argumento melhor com a força flutuante.
Solar Mike
1
"Enquanto a densidade da lata for menor que a do fluido ao redor, ela experimentará uma força flutuante". Isso só deve ser verdade se todos os lados estiverem realmente sofrendo uma força hidrostática. Tanto quanto posso dizer, o objetivo da pergunta é; "o que acontece se você não permitir nenhum fluido lá". Isso não parece abordar esse caso específico, ou pelo menos não de forma convincente, além de apenas afirmar que funcionaria dessa maneira.
JMac #
1

Esta questão é um argumento teórico / acadêmico.

Um corpo na água experimentará duas forças:

  1. Pressão atuando em todas as superfícies em contato com a água
  2. Gravidade agindo sobre a massa do corpo

O artigo sobre flutuabilidade na Wikipedia explica muito bem como as seguintes equações são configuradas. Este artigo também fornece a definição de flutuabilidade como:

Na física, flutuabilidade ou impulso, é uma força ascendente exercida por um fluido que se opõe ao peso de um objeto imerso.

(O leitor precisa decidir se um corpo no chão ainda está imerso.)

FBσA

FB=σdA

Para um corpo imerso, pode usar o teorema de Gauss . Isso significa que é possível substituir a integral de área por uma integral de volume. No entanto, neste caso extremo, a aera-integral do corpo não é "fechada". Como a lata fica no chão, não há água (pressão) no lado inferior da lata (veja também a explicação em Physics.SE 1 , 2 ).

Isso significa que, no caso da aresta, que o corpo tem contato com o solo, não é possível usar a equação com base na integral de volume:

FB=ρVdisplacedg

A única maneira de calcular a força de flutuação é integrar os vetores de pressão na superfície do corpo.
Isso significa que, para um terreno plano perfeito e uma lata perfeita, a aera-integral se torna:

FB=pattopofcanAtop

A força líquida (flutuabilidade e força gravitacional) é:

Fnet=pattopofcanAtopmcang

FB

Um efeito muito semelhante são as térmicas . Quando a luz do sol faz guerra com o ar no solo, sua densidade diminui, assim como o objeto sob a água, você não tem força para cima (pressão), porque não há nada abaixo da bolha de ar de guerra com densidade mais alta. Você precisa de uma perturbação neste sistema estável, que traga um pouco de fluido de alta densidade sob a área de baixa densidade para obter flutuabilidade. A figura a seguir daqui ilustra essas etapas. imagem de térmicas

rul30
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Discordo - a única coisa que segura a lata no chão ("orgulho" em termos navais) é a força do vácuo. Enquanto a densidade da lata for menor que a do fluido circundante, ela experimentará uma força flutuante.
Carl Witthoft 30/01
@CarlWitthoft, observe que a questão é, no caso teórico, que não há água embaixo da lata.
Rul30
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@ rul30 seus argumentos não fazem nenhum sentido! A diferença líquida entre a força gravitacional para baixo e a pressão hidrostática resultante é "flutuabilidade". Quando o objeto está na superfície balançando alegremente, não há flutuabilidade. Se o objeto for forçado acima da superfície, a gravidade vence; se for forçado abaixo, a flutuabilidade vence até que as duas forças sejam iguais. Qualquer sugestão de que o objeto flutuante preso ao fundo do lago não sofra flutuabilidade é um absurdo! - Donald Gibson 31 de janeiro às 2:26
Donald Gibson
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Estou um pouco preocupado com o fato de que essa resposta ainda parece estar com votos negativos, mesmo que seja a única que pareça abordar diretamente o argumento.
JMac 5/02
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@CarlWitthoft O que é "força de vácuo"? A força que você recebe quando um vácuo é aplicado a alguma coisa é porque não pressão nesse local; e pressão em qualquer outro lugar. O vácuo em si não é de onde a força é fornecida. O motivo de não flutuar é porque você se livra da pressão hidrostática abaixo; causando uma alteração no balanço de pressão; que agora está voltado para baixo, em vez de para cima, normalmente você fica com uma superfície fechada sob pressão hidrostática.
JMac #