Impulsão

IMPULSÃO CIÊNCIAS FÍSICO-QUÍMICAS – 9º ANO

• Porque é que um navio, feito de materiais tão densos, como o ferro e o aço, flutua na água?

• Porque é que um balão de ar quente sobe?

• Porque é que nos sentimos mais leves quando tomamos um banho de imersão ou um banho de mar?

Qualquer corpo mergulhado total ou parcialmente num fluido (líquido ou gás), fica sujeito a uma força vertical, de baixo para cima, exercida por esse fluido. Esta força designa-se impulsão e representa- -se por . Daí que qualquer corpo mergulhado num fluído tenha um peso inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por peso aparente do corpo.

I

O peso aparente, Pap, de um corpo que se encontra mergulhado num fluido é a resultante das forças que atuam no corpo.

O dinamómetro A indica o valor do peso real do corpo e o dinamómetro B indica o valor do peso aparente do corpo.

IPPF aps Re


A descoberta do fenómeno da impulsão deve-se a Arquimedes, um dos maiores sábios da Antiguidade.

Foi há mais de 2000 anos que Arquimedes realizou várias experiências com corpos mergulhados em fluidos, que lhe permitiram concluir que o valor da impulsão é igual ao valor do peso do fluido deslocado pelo corpo.

deslocado fluidoPI

Esta conclusão constitui o enunciado da Lei de Arquimedes.

Todo o corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) fica sujeito a uma força vertical, dirigida de baixo para cima, cuja intensidade é igual ao valor do peso do volume de fluido deslocado pelo corpo.

Nota: A massa volúmica, ρ, de um material é a massa da unidade de volume desse material . Calcula-se pela expressão:

V

m

massa

volume

massa volúmica

3

C4aágua g/cm0,1

Vm

gVPgmP

gVI

gVP

deslocado fluidofluido

deslocado fluidofluidodeslocado fluido


N5,0

0,15,1

?

I

I

PPI

IPP

I

ap

ap

kg0,050g50

cm50g/cm0,1

?;cm50

?

água

33

água

água

3

água

m

m

VmV

m

mV

Págua

N50,0

m/s10kg050,0

água

2

água

P

P

gmP

Verificação experimental de que o valor da impulsão é igual ao valor do peso do fluido deslocado.


Conhecido o conceito de impulsão, podemos agora compreender a flutuação dos corpos. Esta é explicada pelo efeito conjunto do peso e da impulsão.

O peso atua fazendo descer o corpo no interior do fluido e a impulsão provoca a subida do corpo. Conforme as intensidades destas duas forças, podem-se verificar três situações diferentes, quando largamos um corpo no interior de um fluido:

O valor da impulsão é menor que o peso do corpo (I < P). FR ≠ 0.

O valor da impulsão é igual ao valor do peso do corpo (I = P). FR = 0.

O valor da impulsão é maior que valor do peso do corpo (I > P). FR ≠ 0.

Nota: o corpo sobe ficando parcialmente imerso e depois para. Nesse momento a impulsão é igual ao peso. FR = 0.

Nota: o corpo desce ficando depositado no fundo. Nesse momento o peso é igual à soma entre a impulsão e a reação normal (RN). FR = 0.

I

P

P

I

PI


De que dependerá a impulsão?

Uma pessoa flutua mais facilmente na água do mar do que na água doce de uma piscina porque a impulsão na água salgada é maior.

gVI deslocado fluidofluido

Um ovo flutua em água salgada mas não flutua em água da torneira.

Uma boa de plasticina afunda-se em água mas quando moldada em forma de barco flutua.

A água salgada apresenta uma massa volúmica superior à da água doce, o que significa que quanto maior for a massa volúmica do líquido onde o corpo se encontra mergulhado maior será a impulsão.

Quando maior for o volume imerso do corpo, maior é o volume de líquido que se desloca para que o corpo possa ocupar o seu espaço. Se o volume de líquido deslocado é maior, o valor do seu peso é maior e a impulsão é maior.


Conhecimento aplicado

Um balão elevar-se-á no ar quando o valor do seu peso for inferior ao valor da impulsão que o ar exerce sobre ele.

Para se conseguir esta condição pode utilizar-se um gás menos denso do que o ar, como o hélio ou ar quente que é menos denso do que o ar frio.

Os navios apesar de serem feitos de materiais densos como o ferro, o aço, etc., flutuam na água porque recebem desta uma impulsão suficiente para compensar o peso.

Nos navios, o volume da parte imersa (que fica dentro de água) é muito grande, para que seja também muito grande o volume de água deslocada e, consequentemente, a impulsão.


Conhecimento aplicado

Os submarinos dispõem de tanques especiais no casco. Para submergir, há válvulas que abrem, permitindo a entrada de água do mar para esses tanques. O peso do submarino aumenta, passando a ser superior à impulsão e o submarino afunda. Para vir à superfície, os tanques são esvaziados através de ar comprimido. Como o valor do peso diminui sem variar o volume do submarino, a impulsão torna-se maior do que o peso do submarino, fazendo-o subir à superfície.

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