A FÍSICA NAS EMBARCAÇÕES

1) Porque é oco e sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor que a densidade da água.

2) Porque ele encontra-se em equilíbrio, parcialmente imerso e sujeito a ação de duas forças de mesmo módulo e contrárias, o peso P e o empuxo E, exercido pela água.

Mas a estabilidade do navio não depende só disso. Depende também do ponto de aplicação dessas forças. A força peso é aplicada no centro de gravidade (CG), que é fixo e o empuxo é aplicado no centro de empuxo (CE), que é variável.

O centro de gravidade do corpo localiza-se no centro de aplicação do seu peso. Quando a distribuição de massa de um objeto é homogênea, o seu centro de gravidade coincide com o seu centro de massa. Se o corpo não é homogêneo ou tem forma irregular, seu centro de gravidade não coincide com o seu centro de massa. É possível localizar o CG do corpo pendurando-o livremente. O CG do corpo fica no ponto de cruzamento das verticais que passam pelo ponto de sustentação.

Já o centro de empuxo CE está localizado no centro de gravidade do líquido deslocado pelo corpo.

A posição do centro de gravidade CG, então não se altera em relação ao corpo. Já o centro de empuxo do navio CE muda de acordo com a forma do volume do líquido deslocado, já que está localizado no centro de gravidade do líquido deslocado.

O navio é projetado para em caso de oscilações laterais, retornar a posição inicial. Para isso, seu centro de gravidade CG fica abaixo do centro de empuxo CE, como mostra a figura ao lado, de modo que temos uma situação de equilíbrio estável. O momento das forças e é que faz com que o navio volte à posição inicial.

O CG no caso de uma embarcação, não pode coincidir com o CE, pois quando o CG coincide com o CE, o corpo imerso fica em equilíbrio indiferente, ou seja, se qualquer perturbação fizer o corpo se mover lateralmente, ele não retorna a posição de equilíbrio.

Veja na figura ao lado que o CE muda de posição quando o barco se movimenta, o que altera a situação de equilíbrio. Essa mudança depende da forma do casco, já que o CE está localizado no centro de gravidade do líquido deslocado. Para obter-se maior estabilidade possível, a distribuição de cargas no interior do navio é feita de tal modo que o centro de gravidade se situa o mais próximo possível do fundo do navio.

• Como a água do mar tem densidade maior, o empuxo exercido sobre um navio é maior quando ele está no mar, já que o empuxo exercido depende da densidade do líquido.
• Para ter uma idéia, a densidade da água doce é 1 x 10³ kg/m³ e a densidade da água do mar é em média 1,03 x 10³ kg/m³. Assim, uma embarcação utiliza 3% a mais de lastro em água salgada.
• O lastro está relacionado ao CG que deve ficar abaixo do CE. Para aumentar o lastro em um barco à vela, são adicionados pesos no barco.

Veja a experiência da casca de ovo.