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:
O módulo do empuxo é igual ao módulo do peso do volume de líquido deslocado.
A direção do empuxo é vertical
O sentido do empuxo é de baixo para cima.
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.