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Física
idade: 9 – 12

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.

Tópicos e objetivos

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.

Copos de plásticos de dois tamanhos (grandes e pequenos)
Moedas, Chaves ou pedras
Água
Preparação

Enquanto você distribui os materiais necessários, conte uma boa história sobre Arquimedes indo para um mergulho como parte de sua pesquisa.

Tarefa dos alunos

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?

Perguntas orientadoras
(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.

Conclusões

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.