Arquimedes ao mar
Este pequeno quebra-cabeça é uma boa maneira de fechar uma lição sobre a densidade, empuxo e princípio de Arquimedes. Deixe os alunos conduzirem o experimento em sala de aula e peça para que preparem a explicação em casa.
Relacionar os conceitos de massa, peso, volume, densidade e empuxo.
Um objeto em um barco desloca água de acordo com o seu peso; um objeto sob a água desloca água de acordo com seu volume.
Moedas, Chaves ou pedras
Água
Enquanto você distribui os materiais necessários, conte uma boa história sobre Arquimedes indo para um mergulho como parte de sua pesquisa.
Encha o copo maior com 3/4 de água. Faça Arquimedes (moedas ou pedras) entrar no barco (copo menor) e deixe-o flutuar no mar (copo grande). Marque o nível de água do copo maior. Em seguida, Arquimedes vai para seu mergulho (deixe cair as moedas no copo grande), enquanto o barco continua flutuando.
1. Como você explica os diferentes níveis da água?
2. Arquimedes se sente mais pesado dentro do barco ou dentro da água?
(se for necessário)
O que muda para o barco quando Arquimedes pula na água?
› Há a diminuição do calado, isto é, da distância da quilha em relação à linha de flutuação (profundidade de flotação); ou seja, ele desloca menos água.
Arquimedes desloca mais água quando está no barco ou na água?
› Quando ele está no barco.
Do que depende a quantidade de água que ele desloca quando está a bordo?
› Do seu peso.
Do que depende a quantidade de água que ele desloca quando está na água?
› Do seu volume.
A massa de Arquimedes muda quando ele cai no mar?
› Não.
Arquimedes sente o empuxo em seu próprio corpo enquanto está sentado no barco?
› Não, mas sente o empuxo quando mergulha e, portanto, se sente menos pesado debaixo d'água.
No barco, Arquimedes desloca água de acordo com o seu peso, enquanto que na água ele desloca água de acordo com seu volume. Uma vez que a densidade de "Arquimedes" (moedas ou pedras) nesta experiência é maior do que a densidade da água (e por isso afunda), o volume de água que desloca enquanto está no barco é maior do que o volume de água que ele desloca ao mergulhar.
Ainda assim, Arquimedes só sente a força de empuxo enquanto ele está na água, mas não dentro do barco. Ele, portanto, se sente mais pesado no barco do que na água.