4. Considere o Princípio de Arquimedes aplicado às situações descritas e responda.
a) Um submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar. O módulo do empuxo, exercido pela água no submarino, é igual, maior ou menor que o peso do submarino?
b) Quando o submarino passa a flutuar, em repouso, na superfície do mar, o novo valor do empuxo, exercido pela água do submarino, será menor que o valor da situação anterior (completamente submerso). Explique por quê.

### Analisando o Princípio de Arquimedes

O Princípio de Arquimedes afirma que qualquer corpo imerso em um fluido experimenta uma força de empuxo para cima igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

Vamos aplicar esse princípio às situações descritas:

### Parte (a): Submarino completamente submerso, em repouso

- **Situação**: O submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar.

- **Empuxo**: O empuxo \( E \) é a força para cima exercida pela água no submarino. De acordo com o Princípio de Arquimedes, esse empuxo é igual ao peso do volume de água deslocado pelo submarino.

- **Peso do submarino**: O peso \( P \) é a força para baixo devido à gravidade agindo sobre a massa do submarino.

- **Condição de equilíbrio**: Para que o submarino permaneça em repouso e não se mova, o empuxo deve equilibrar o peso. Portanto, o empuxo \( E \) deve ser **igual** ao peso \( P \) do submarino.

  \[
  E = P
  \]

Portanto, **o módulo do empuxo é igual ao peso do submarino**.

### Parte (b): Submarino flutuando na superfície do mar

- **Situação**: Agora, o submarino flutua em repouso na superfície do mar, ou seja, ele não está mais completamente submerso, apenas uma parte dele está submersa.

- **Empuxo**: O empuxo nesta nova situação ainda será igual ao peso do volume de água deslocado pela parte submersa do submarino. Como o submarino agora está parcialmente submerso, o volume de água deslocado é menor do que quando ele estava completamente submerso.

- **Novo empuxo**: Para que o submarino flutue, o empuxo deve continuar a equilibrar o peso do submarino. No entanto, como ele está flutuando, o volume de água deslocado é menor, o que significa que o empuxo é menor comparado ao caso anterior, em que o submarino estava totalmente submerso.

Portanto, **o empuxo é menor** na situação em que o submarino flutua na superfície do mar, comparado à situação em que estava completamente submerso.

**Explicação**: Quando o submarino flutua, ele desloca apenas uma parte do volume de água correspondente ao seu peso. Assim, para continuar flutuando, o submarino deve deslocar menos água, e, portanto, o empuxo necessário é menor. Este empuxo é exatamente o suficiente para equilibrar o peso do submarino quando ele está parcialmente submerso.

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Posso te ajudar em mais alguma coisa?

1. O que aconteceria se o submarino fosse menos denso que a água?
2. Como calcular o empuxo para objetos de formas irregulares?
3. Como o empuxo varia com a profundidade em líquidos de diferentes densidades?
4. O que muda se o submarino estivesse em um lago de água doce?
5. Como o empuxo é afetado pela salinidade da água do mar?

**Dica**: Lembre-se que o empuxo depende do volume de fluido deslocado, não diretamente do peso do objeto!

Explore como o Princípio de Arquimedes se aplica ao submarino em diferentes situações, incluindo o cálculo do empuxo e o equilíbrio de forças. Aprenda sobre as condições em que o empuxo é igual ao peso do submarino e por que o empuxo diminui quando o submarino flutua na superfície do mar. Ideal para estudantes do ensino médio.

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