terça-feira, 29 de junho de 2010

Porque os navios não afundam?


o que mantém um navio flutuando?

O navio não afunda porque, na água, ele sofre o efeito de duas forças contrárias: o Peso, que age de cima para baixo e o Empuxo, que age de baixo para cima. O equilíbrio entre essas duas forças faz com que o navio flutue.

"Para ter estabilidade, o Peso tem de ser igual ao Empuxo", explica a engenheira civil Angela Maestrini. O Empuxo é a força exercida por um líquido sobre todo corpo que flutua nesse líquido ou que nele está submerso. Quanto maior a densidade e o volume do líquido deslocado, maior será o Empuxo.

Além disso, os navios são estruturas ocas, por isso, sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor do que a densidade da água. Os submarinos, por exemplo, têm enormes reservatórios que podem ser preenchidos com água (para submergir) ou esvaziados (para flutuar). Quando os reservatórios estão cheios de água, a densidade média do submarino é maior do que a da água, e ele afunda.


Peso e empuxo têm de ser iguais para um navio flutuar

Porque a pressão atmosférica não nos esmaga?

A pressão atmosférica
O ar exerce uma pressão enorme sobre todos os corpos

Qual a força exercida pela atmosfera sobre nós?

A área da superfície do corpo de uma pessoa adulta é da ordem de 1 m2. O valor da pressão atmosférica ao nível do mar é da ordem de 100.000 Pa. Isso significa que uma pessoa ao nível do mar, sofre a ação de uma força de cerca de 100.000 N devido à pressão atmosférica, equivalente ao peso correspondente a dez toneladas!


O barômetro mede a pressão atmosférica


Como uma força tão grande não nos esmaga?

A resposta é simples: nosso corpo está cheio de ar, e a mesma pressão que atua de fora para dentro atua de dentro para fora. Como qualquer variação na pressão externa se transmite integralmente a todo nosso corpo, segundo o Princípio de Pascal, já estamos perfeitamente adaptados à enorme pressão externa, e não sentimos o seu efeito sobre o nosso corpo. Nosso corpo possui sensores que detectam muito melhor as pequenas variações de pressão que podem ocorrer na pressão externa, como o tato por exemplo, do que a própria pressão externa. Por exemplo, sente-se uma pressão (na verdade uma pequena variação de pressão) na cavidade auditiva quando subimos ou descemos de alturas consideráveis rapidamente, como em estradas nas serras ou até mesmo em elevadores de prédios muito altos. Às vezes, nessas ocasiões, a passagem do ar é bloqueada por alguns instantes e a diferença de pressão entre o ar exterior e interior da cavidade auditiva pode provocar uma sensação dolorosa.


A pressão do ar gera o empuxo sobre os corpos.


Força e pressão são grandezas físicas idênticas?

Pressão e força são duas grandezas físicas associadas, e freqüentemente confundidas. Por definição, pressão é uma medida da razão entre a intensidade da força ortogonal (perpendicular) exercida sobre uma superfície, e a sua área. Por exemplo, se ao colocar um percevejo (ou tacha) numa parede você precisa aplicar uma força de 30 N (cerca de 3,0 Kgf) e a ponta aguda do percevejo possui área de 1,0 mm2, a pressão exercida sobre esta ponta (pequena área) será de 30 N/mm2, ou transformando-se, temos uma pressão de 30 N/(10-3 m)2 = 30 x 106 N/m2, ou seja, cerca de 300 vezes maior do que a pressão atmosférica ao nível do mar, ou finalmente, a pressão será cerca de 300 atm!


Quando deitamos sobre a cama de pregos o peso do nosso corpo continua o mesmo mas a superfície de contato se espalha pela área das costas. Como nosso peso fica distribuido, a pressão é pequena e insuficiente para machucar a pele.