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Calculadora de flutuabilidade

Estime se um objeto flutua no fluido escolhido, quanto fica abaixo da superfície e quanta massa extra ainda pode suportar antes da submersão total.

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Exemplos

Objeto de 12 kg, deslocamento de 0,05 m³, água a 1000 kg/m³. Ele flutua com 38 kg de margem de carga restante antes da submersão total e cerca de 24 % de fração submersa no equilíbrio de flutuação.

Veredito de flutuabilidade
Flutua
Empuxo máximo com deslocamento total
490,5 N
Peso do objeto
117,72 N
Volume submerso no equilíbrio de flutuação
0,012 m³
Fração submersa no equilíbrio de flutuação
24%
Massa total máxima suportada com deslocamento total
50 kg
Margem de carga restante antes da submersão total
38 kg

O objeto pode flutuar. No equilíbrio de flutuação, o empuxo iguala o peso do objeto; o empuxo máximo com deslocamento total mostrado acima é apenas o teto disponível que define a massa total máxima suportada e a margem de carga.

Estimativa estática de flutuabilidade apenas. Esta página não prevê estabilidade, efeitos de forma de casco, comportamento do ar preso, trim, ondas, arrasto dinâmico nem certificação de segurança.

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Exemplos

Como funciona

Fórmula

Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max}

W=mgW = m g

Vsub=mρfV_{sub} = \frac{m}{\rho_f}

mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max}

mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m

Variáveis

Fb,max⁡F_{b,\max}

Empuxo máximo com deslocamento total(N or lbf)

WW

Peso do objeto(N or lbf)

VsubV_{sub}

Volume submerso necessário para flutuar(m³, L, or ft³)

mmax⁡m_{\max}

Massa total máxima suportada com deslocamento total(kg or lb)

mpayloadm_{payload}

Massa de carga restante antes da submersão total(kg or lb)

ρf\rho_f

Densidade do fluido(kg/m³, g/cm³, or lb/ft³)

gg

Aceleração da gravidade(m/s² or ft/s²)

Vmax⁡V_{\max}

Volume externo máximo de deslocamento(m³, L, or ft³)

mm

Massa do objeto(kg or lb)

Escolha se você conhece a massa do objeto ou a densidade média. Depois informe o volume externo de deslocamento máximo, a densidade do fluido e, se quiser, outra gravidade. A calculadora converte as unidades para uma base comum, compara o peso do objeto com o empuxo máximo com deslocamento total e então mostra o veredito de flutuabilidade junto com o volume submerso no equilíbrio de flutuação, a fração submersa ou o déficit de massa correspondente.

O modelo de planejamento é simples e estático. Primeiro calculamos o empuxo máximo com deslocamento total por Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max}. O peso do objeto é W=mgW = m g. Se Fb,max⁡F_{b,\max} for pelo menos igual a WW, o objeto pode flutuar. O estado de flutuação não usa todo esse teto; ele só precisa deslocar fluido suficiente para satisfazer ρfgVsub=mg\rho_f g V_{sub} = m g, logo Vsub=m/ρfV_{sub} = m / \rho_f. O mesmo volume externo de deslocamento também define a massa total máxima suportada mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max} e a margem de carga restante antes da submersão total mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m.

Perguntas frequentes

01O que esta calculadora de flutuabilidade estima exatamente?
Ela estima a flutuabilidade estática a partir da massa do objeto ou da densidade média, do volume externo de deslocamento, da densidade do fluido e da gravidade. Mostra se o empuxo máximo com deslocamento total consegue sustentar o peso do objeto e, se conseguir, qual volume submerso no equilíbrio de flutuação será necessário.
02Por que o empuxo máximo é diferente da força de flutuação em regime?
O empuxo máximo com deslocamento total é o teto na submersão completa: rho_f × g × Vmax. Um objeto flutuando normalmente desloca menos fluido do que isso. No equilíbrio estático, o empuxo só cresce até igualar o peso do objeto, e é daí que saem o volume submerso e a fração submersa reais.
03Por que informar o volume externo de deslocamento?
A flutuabilidade depende de quanto fluido o contorno externo do objeto consegue deslocar, e não apenas do material sólido interno. Por isso um recipiente selado, um flutuador oco ou uma inserção de espuma podem combinar uma massa do objeto relativamente baixa com um grande volume externo de deslocamento e continuar flutuando.
04O que significa margem de carga?
A margem de carga restante antes da submersão total é a massa extra que o objeto ainda poderia carregar nesse fluido. Ela corresponde à diferença entre a massa total máxima suportada com deslocamento total e a massa do objeto.
05O que esta ferramenta não prevê?
Ela não prevê estabilidade, efeitos de forma de casco, comportamento do ar preso, trim, ondas, arrasto dinâmico nem certificação de segurança. É apenas uma estimativa estática de flutuabilidade.

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