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De acordo com a lei de Stevin, a diferença de pressão entre dois pontos no interior de um líquido estático é igual ao produto da densidade do líquido pelo módulo da gravidade e pela altura da coluna líquida. ... Logo, podemos concluir que para pontos situados a uma mesma altura a pressão é igual.

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Uma básica e imediata aplicação da conclusão definida por Stevin são os vasos comunicantes, como por exemplo, o vaso comunicante da figura acima. A superfície livre de um líquido estático, isto é, em repouso, contido em recipientes que estabelecem uma comunicação entre si, mantém sempre a mesma altura, independentemente da forma ou do volume de líquido neles contido.

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O princípio de Arquimedes diz que um corpo imerso num fluido sofre um empuxo que é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo. A razão entre o peso do corpo e o empuxo sobre ele exercido pelo fluido é igual à densidade do corpo relativa à do fluido: Considere as duas situações mostradas na Figura abaixo.

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O empuxo é uma força vertical que atua sobre todo objeto mergulhado em um fluido. Essa força é conhecida como Princípio de Arquimedes.

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Assim, a partir da “gravidade específica”, o teorema de Arquimedes permite calcular o valor da força vertical e para cima (força empuxo) que torna um corpo mais leve no interior de um fluido.

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“todo corpo mergulhado num fluido recebe um impulso de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado, por esse motivo, os corpos mais densos que a água, afundam, enquanto os menos densos flutuam”.

Isso explica porque quando estamos imersos na água, seja na praia ou na piscina, a percepção que temos é de que somos mais leves dentro da água do que fora dela, o que explica a força empuxo (E) atuando, em sentido contrário à força peso (P).

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Empuxo

A força empuxo (impulsão) é uma força hidrostática e uma grandeza vetorial (possui módulo, sentido e direção) representada pela letra F com uma seta acima da letra.

A força empuxo designa a força resultante exercida pelo fluido sobre determinado corpo.

No Sistema Internacional (SI) de Unidades o empuxo é medido pela unidade Newton (N). Dessa forma, para calcular a força empuxo utiliza-se a seguinte fórmula:

E= df.Vfd.g

df: densidade do fluido
Vfd: volume do fluido
g: Aceleração da gravidade

Assim, é importante ressaltar que se a densidade do corpo for maior que a densidade do fluido, o corpo afundará; se a densidade do corpo for equivalente à densidade do fluido, o corpo ficará em equilíbrio com o fluido; e, por fim, se a densidade do corpo for menor que a densidade do fluido, o corpo flutuará na superfície do fluido.

Em outras palavras, se a força empuxo (E) tiver menor intensidade que a força peso (P), o corpo afundará; se a força empuxo (E) tiver a mesma intensidade que a força peso (P) o corpo não subirá nem descerá, permanecendo em equilíbrio; por fim, se a força do empuxo tiver maior intensidade que a força peso (P), o corpo subirá para a superfície.

Note que no Sistema Internacional (SI) a densidade do fluido é medida em quilogramas por metros cúbico (kg/m³), o volume em metros cúbicos (m³) e a aceleração da gravidade em metros por segundo ao quadrado (m/s²).

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A lei de Pascal, também conhecida por princípio de Pascal, foi formulada em 1653 pelo matemático, físico e filósofo francês Blaise Pascal. Segundo esta lei a pressão aplicada a um fluído fechado num recipiente transmite-se uniformemente em todas as direções. Num fluído estático, a força é transmitida à velocidade do som ao longo do fluído, e esta força atua perpendicularmente a qualquer superfície interior, ou que contenha o fluído.
A lei da Pascal é uma consequência imediata da equação fundamental da hidrostática e é utilizada na prensa hidráulica, nos pneus e em dispositivos semelhantes.

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A utilização da lei de Pascal na prensa hidráulica tem a grande vantagem de permitir transformar forças pequenas noutras muito maiores.
Supondo um dispositivo formado por um recipiente que contém dois êmbolos, um com uma superfície pequena e outro com uma superfície muito maior. Quando se exerce uma força sobre o êmbolo de pequena superfície produz-se em todo o líquido uma pressão de igual valor que faz com que sobre o êmbolo de maior superfície atue para cima uma força muito maior do que aquela que se exerceu para baixo sobre o êmbolo de superfície pequena.
Se a relação entre a área das superfícies mencionadas for de 1:100, é possível, produzir com uma força de 10 N (Newton) aplicada ao êmbolo pequeno, uma força de 1000 N (Newton) no caso do grande.

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Quando um submarino está na superfície igualmente a qualquer outro navio possui flutuabilidade positiva. Quando na superfície os tanques de lastro estão vazios (sem água, contém apenas ar). ... Conforme a água penetra nos tanques o submarino torna-se mais pesado (1m³ de água pesa 840 vezes mais do que 1m³ de ar). Assim podendo submergir.

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No funcionamento de um submarino, dois aspectos ligados à Física devem ser considerados:

(1) A pressão suportada pela estrutura do submarino e
(2) o Princípio de Arquimedes, que permite ao submarino afundar ou aflorar à superfície.

(1) A pressão hidrostática pH dada por uma coluna de água de altura H é calculada como se segue:

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Observemos que, a cada 10 m que nos aprofundamos na água, a pressão hidrostática aumenta de 1 atm.

A pressão externa total a que está sujeito o submarino é de 11,5 atm e, como a pressão interna é de 1,0 atm, a diferença de pressão suportada pela estrutura do submarino é a pressão hidrostática da água, da ordem de 10,5 atm.

2) O Princípio de Arquimedes permite calcular a força que um fluido (líquido ou gás) exerce sobre um sólido nele mergulhado.
Para entender o Princípio de Arquimedes, imagine a seguinte situação: um copo totalmente cheio d’água e uma esfera de chumbo. Se colocarmos a esfera na superfície da água, ela vai afundar e provocar o extravasamento de uma certa quantidade de água.
A força que a água exerce sobre a esfera terá direção vertical, sentido para cima e módulo igual ao do peso da água que foi deslocada.

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Portanto, o valor do empuxo está ligado ao volume externo do sólido mergulhado no líquido, não importando a sua densidade ou o seu peso.
No caso do submarino, quando estiver flutuando na superfície, o seu peso terá a mesma intensidade do empuxo recebido. Para que o submarino afunde, devemos aumentar o seu peso, o que se consegue armazenando água em reservatórios adequados em seu interior. Controlando a quantidade de água em seus reservatórios, ajustamos o peso do submarino para o valor desejado.
Para que o submarino volte a flutuar, a água deve ser expulsa de seus reservatórios para reduzir o peso do submarino e fazer com que o empuxo se torne maior que o peso.