Buoyância

Buoyância é a força para cima que atua sobre um corpo inserido em um fluido, resultante da diferença de pressão entre a parte superior e a inferior do objeto. Segundo o princípio de Arquimedes, essa força é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo: F_buoy = ρ_fluid · g · V_deslocado, onde ρ_fluid é a densidade do fluido, g é a aceleração da gravidade e V_deslocado é o volume de fluido deslocado pelo objeto. Quando o objeto está apenas parcialmente submerso, a força de empuxo continua dependente do volume de fluido deslocado.

O equilíbrio entre o peso do objeto (m_obj · g) e o empuxo determina o movimento: se F_buoy > peso, o objeto sobe; se F_buoy < peso, o objeto afunda; se são iguais, permanece em equilíbrio estável ou neutro. Em termos de densidade, um objeto flutua se sua densidade ρ_obj for menor que a densidade do fluido ρ_fluid; afunda se ρ_obj for maior; e flutua em regime estável quando as densidades são diferentes conforme a situação.

Em líquidos, a densidade do fluido geralmente é constante o suficiente para simplificar os cálculos; em gases, a densidade é menor e o empuxo ainda atua, como no caso de balões de ar quente, que sobem por o ar dentro do balão ser menos denso que o ambiente externo.

Aplicações práticas incluem navegação e engenharia naval, onde a flutuabilidade influencia o projeto de navios; submarinos que controlam o deslocamento para subir ou descer; aerostatos e balões meteorológicos. Variações de temperatura, salinidade e pressão afetam ρ_fluid e, consequentemente, a flutuabilidade.