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segunda-feira, 16 de maio de 2011

Experiências de hidrostática

Aproveitando o embalo do post anterior, trago mais 3 montagens simples e práticas de fazer e entender, desta vez sobre hidrostática.


Qual é a influência da pressão atmosférica?

Conceitos: diferença de pressão, pressão atmosférica


Materiais:


- Latinha com um pouco de água em seu interior (cerca de 1 cm de altura);
- Tampa;
- Fonte de calor.

Montagem e explicação:



Uma experiência meio batida, porém muito interessante. Aquece-se a lata na fonte de calor até os vapores da água se desprenderem — aproximadamente 2 minutos. Após isso deve-se tampar a lata, e logo em seguida colocá-la sob um jato de água fria; pode ser utilizada uma pinça ou algo do tipo. Nota-se uma misteriosa implosão do recipiente que iremos desvendar.

Outra variação, a mostrada no vídeo acima, é rapidamente submergir a lata pela boca destampada em uma bacia com água fria, o que não altera o resultado. Em ambos os casos, estamos fervendo a água para logo em seguida condensar o vapor obtido, diminuindo a pressão interna da lata. Como a pressão externa (atmosférica) será superior, nossa latinha será esmagada.

Como um submarino emerge e submerge?

Conceitos: princípio de Arquimedes (empuxo), pressão hidrostática


Materiais:


- Caneta esferográfica;
- Massa de modelar;
- Pedaço de borracha fina (parte de um balão comum);
- Recipiente com água.

Montagem e explicação:


Primeiro envolve-se a base e o prendedor com a massa de modelar. Depois coloca-se a tampa no recipiente e ajusta-se a quantidade de massa de modo que a tampa flutue verticalmente, apenas com a ponta fora d'água. Cobre-se o recipiente com o pedaço de borracha e aplica-se uma pressão nele com a mão; a tampa afunda. Retirando a pressão, a tampa volta ao seu estado inicial.

O que aconteceu? Quando aumentamos a pressão sobre a água, aumenta também o volume do ar dentro da massa, expandindo-a e aumentando a densidade do conjunto. Com isso, o empuxo é menor e obriga o conjunto a submergir. Naturalmente, ele emerge quando essa pressão diminui e, portanto, o ar se comprime e diminui a densidade do conjunto.

Como isso se aplica aos submarinos? Por meio de ar comprimido, a quantidade de água que é colocada em câmaras especiais pode ser aumentada ou diminuída, alterando o peso do submarino e, assim, fazendo-o flutuar ou afundar.

Fotografia do submarino da marinha americana USS Sea Owl


As bolinhas andarilhas

Conceitos: empuxo, pressão


Materiais:


- Copo de paredes transparentes com água;
- Vinagre;
- Bicarbonato de sódio;
- Bolas de naftalina.

Montagem e explicação:


A primeira parte é pura química, mas não é difícil entender: acrescentando vinagre e bicarbonato de sódio ao copo, ocorre uma reação que resulta no desprendimento de CO2, notado pela quantidade de bolhas subindo no interior do líquido. Coloca-se várias bolas de naftalina no interior do recipiente e observa-se que, inicialmente, afundarão no líquido.

Logo após, várias bolhas de gás aderem à superfície da naftalina e fazem com que subam à superfície. Na superfície, algumas bolhas escapam para o ar e as bolas de naftalina voltam a afundar. Outras bolhas aderem a elas, o conjunto torna a subir e o processo se repete durante algum tempo.

Nesse processo de adesão das bolhas à naftalina, nota-se aumento do empuxo causado pela pressão do gás, resultando na flutuação. Isso até que as bolhas escapem para o ar, restaurando o estado inicial das bolas de naftalina.

Fontes:


MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de física, v. 1. São Paulo: Scipione, 1997.

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