Unidade 4 Forças e fluidos

Unidade 4 Forças e fluidos

4.1 Impulsão

A água que corre no interior de uma canalização…

… ou o ar contido num balão…

… são exemplos de fluidos.

Os fluidos não têm forma própria e tendem a escapar por alguma abertura no recipiente que os contém.

É o caso da água, que escapa pelas aberturas no tubo…

… e do ar, que escapa pelo orifício existente no balão.

Já experimentaste mergulhar uma bola em água?

Quando mergulhas uma bola em água, sentes imediatamenteuma força que tenta empurrar a bola para cima.

Se retirares a mão, o que acontece?

Já experimentaste mergulhar uma bola em água?

Ao retirares a mão, a bola tem tendência a subir até à superfície.

O que acontece à bola ao atingir a superfície?

Já experimentaste mergulhar uma bola em água?

Depois de um ressalto, a bola fica a flutuar à superfície.

Qualquer corpo imerso (total ou parcialmente) num fluido está sujeito a uma força de impulsão ( I ), vertical e ascendente, exercida pelo fluido.

Já experimentaste mergulhar uma bola em água?

À força vertical e ascendente sofrida pela bola quando imersa em água, dá-se o nome de impulsão ( I ).

I

Quando a bola está totalmente imersa no interiordo recipiente com água, está sujeita a duas forças:

I

P

à força de impulsão ( I ), exercida pela água;

ao peso (P ).

Quando a bola está totalmente imersa no interiordo recipiente com água, está sujeita a duas forças:

I

P

A força de impulsão sofrida pela bola é superior ao peso.

Fr

A força resultante (Fr) tem direção vertical e sentido ascendente, e por isso a bola sobe.

Quando a bola está a flutuar à superfície,está sujeita às mesmas duas forças:

I

P

à força de impulsão ( I ), exercida pela água;

ao peso (P ).

Quando a bola está a flutuar à superfície,está sujeita às mesmas duas forças:

I

P

A força resultante a atuar sobre a bola é nula.

Como a bola se encontra em repouso à superfície, a força de impulsão tem a mesma intensidade que o peso.

Mas nem todos os corpos flutuam quando colocados em água:

O que acontece se largares a chave-inglesa num recipiente com água?

Mas nem todos os corpos flutuam quando colocados em água:

Quando largada num recipiente com água, a chave-inglesa encontra-se sujeita a duas forças:

I

P

à força de impulsão ( I ), exercida pela água;

ao peso (P ).

Mas nem todos os corpos flutuam quando colocados em água:

I

P

Neste caso, a intensidade do peso é superior à intensidade da força de impulsão.

A força resultante (Fr) tem, por isso, direção vertical e sentido descendente,motivo pelo qual a chave-inglesa desce até ao fundo do recipiente.

I

P

Pode determinar-se o valor da impulsão sofrida pela chave-inglesa com a ajuda de um dinamómetro:

6 N

Quando a chave-inglesa é colocada dentro de água…

4 N

Como se explica a diferença no valor lido no dinamómetro?

Pode determinar-se o valor da impulsão sofrida pela chave-inglesa com a ajuda de um dinamómetro:

6 N

Quando a chave-inglesa é colocada dentro de água…

4 N

I

P P

Neste caso, o dinamómetro regista o peso real do objeto.

Neste caso, o dinamómetro regista a diferençaentre o peso real e a impulsão — o peso aparente.

Com base nestes dados, qual é o valor da impulsão sofrida pelo corpo quando imerso em água?

Preal = 6 N Paparente = 4 N

6 N

Quando a chave-inglesa é colocada dentro de água…

4 N

I

P P

Como a impulsão é uma força, a sua unidade SI é o newton (N).

I = Preal – Paparente A diferença registada pelo dinamómetro no segundo caso deve-se

à força de impulsão ( I ), pelo que esta pode ser calculada da seguinte forma:

Preal = 6 N Paparente = 4 N

Pode determinar-se o valor da impulsão sofrida pela chave-inglesa com a ajuda de um dinamómetro:

6 N

Quando a chave-inglesa é colocada dentro de água…

4 N

I

P P

A impulsão sofrida pelo objeto tem de intensidade 2 N.

I = Preal – Paparente I = 6 – 4 ⬄

I = 2 N ⬄

Paparente = 4 N Preal = 6 N

Pode determinar-se o valor da impulsão sofrida pela chave-inglesa com a ajuda de um dinamómetro:

O ar atmosférico, como é um fluido, também exerceuma força de impulsão sobre o nosso corpo.

Contudo, a impulsão que sofremos pelo ar atmosféricoé muito inferior ao peso do nosso corpo.

Por esse motivo, não conseguimos flutuar.

O mesmo já não acontece com um balão de ar quente.

A impulsão sofrida pelo balão é superior ao seu peso,por isso este sobe no ar atmosférico.

Conclusão

Qualquer corpo imerso (total ou parcialmente) num fluido está sujeito a uma força de impulsão, vertical e ascendente, exercida pelo fluido.

Para objetos que não flutuem num dado fluido, a impulsão pode ser determinada com base na expressão:

I = Preal – Paparente