Flutuação
Todo corpo ou objeto, quando imerso total ou parcialmente em um fluído (gases e líquidos) recebe a ação de uma força aplicada pelo fluído chamada empuxo. Podemos escrever, matematicamente, o empuxo como sendo:
Sendo a densidade do fluído, a aceleração da gravidade e o volume
deslocado do fluído devido a imersão do corpo ou objeto. É fácil ver,
por essa expressão, que o empuxo é igual ao peso do fluído deslocado
pelo corpo ou objeto.
Para que um corpo ou objeto flutue é preciso que a força de empuxo seja igual ao seu peso.
No experimento descrito na atividade, o conjunto formado pelo tubo e os clipes deslocam um volume de água que tem o mesmo peso que o conjunto. Por isso, o tubo flutua com todos os clipes. Ao colocar o tubo dentro da garrafa, com a boca voltada para baixo, o volume interno do tubo fica preenchido com ar, deslocando um volume de água com o mesmo peso do conjunto, que continua a flutuar. Ao fechar a garra e aplicar uma certa força suas laterais, a pressão dentro da garra aumenta, fazendo com que o volume de ar contido dentro do tubo fique reduzido, diminuindo também o volume de líquido deslocado. Com isso, o empuxo diminui e fica menor que o peso do conjunto, fazendo com que o tubo com os clipes afunde.
Coloque quatro clipes de metal dentro de um tubo de ensaio e coloque o tubo dentro do copo com água. Os alunos devem observar que o tubo flutua com os clipes em seu interior. Vá acrescentando mais um clipes por vez, destacando que quanto maior é o número de clipes dentro do tubo mais ele afunda. Continue a colocar os clipes até que a boca do tubo fique a um centímetro da superfície da água. Retire o tubo da água e prenda os clipes que estavam dentro do tubo junto a boca. Para prendê-los, insira a ponta mais externa dos clipes dentro do tubo até que fiquem bem presos. Se achar necessário utilize um pedaço pequeno de fita adesiva para garantir que não se soltem. Coloque o tubo com os clipes, com a boca voltada para baixo, dentro da garrafa PET com água e rosqueie a tampa. O tubo deve permanecer flutuando, com a boca para baixo. Pressione um pouco as laterais da garrafa e peça que os alunos observem o que acontece com o ar contido dentro do tubo. Eles devem notar que a coluna de ar se reduz, devido à pressão aplicada sobre a garrafa, e o tubo afunda. Ao soltar a garrafa, a coluna de ar volta ao tamanho inicial e o tubo volta a flutuar.
Peça aos alunos que expliquem como o mesmo tubo pode flutuar e afundar, conforme se pressiona as laterais da garrafa. Chame a atenção para a variação da coluna de ar dentro do tubo. Eles devem perceber que o volume de ar dentro do tubo é o que determina se ele irá flutuar ou afundar. Peça que comparem o que observaram no experimento com a atividade de flutuar. Eles podem indicar, por exemplo, que nas duas ações se varia o volume de ar para se alterar a flutuação. Como diferença, eles podem indicar que o formato do tubo não se altera enquanto que o volume da caixa torácica muda com a inspiração e expiração do ar.
Todo corpo ou objeto, quando imerso total ou parcialmente em um fluído (gases e líquidos) recebe a ação de uma força aplicada pelo fluído chamada empuxo. Podemos escrever, matematicamente, o empuxo como sendo:
Para que um corpo ou objeto flutue é preciso que a força de empuxo seja igual ao seu peso.
No experimento descrito na atividade, o conjunto formado pelo tubo e os clipes deslocam um volume de água que tem o mesmo peso que o conjunto. Por isso, o tubo flutua com todos os clipes. Ao colocar o tubo dentro da garrafa, com a boca voltada para baixo, o volume interno do tubo fica preenchido com ar, deslocando um volume de água com o mesmo peso do conjunto, que continua a flutuar. Ao fechar a garra e aplicar uma certa força suas laterais, a pressão dentro da garra aumenta, fazendo com que o volume de ar contido dentro do tubo fique reduzido, diminuindo também o volume de líquido deslocado. Com isso, o empuxo diminui e fica menor que o peso do conjunto, fazendo com que o tubo com os clipes afunde.
Coloque quatro clipes de metal dentro de um tubo de ensaio e coloque o tubo dentro do copo com água. Os alunos devem observar que o tubo flutua com os clipes em seu interior. Vá acrescentando mais um clipes por vez, destacando que quanto maior é o número de clipes dentro do tubo mais ele afunda. Continue a colocar os clipes até que a boca do tubo fique a um centímetro da superfície da água. Retire o tubo da água e prenda os clipes que estavam dentro do tubo junto a boca. Para prendê-los, insira a ponta mais externa dos clipes dentro do tubo até que fiquem bem presos. Se achar necessário utilize um pedaço pequeno de fita adesiva para garantir que não se soltem. Coloque o tubo com os clipes, com a boca voltada para baixo, dentro da garrafa PET com água e rosqueie a tampa. O tubo deve permanecer flutuando, com a boca para baixo. Pressione um pouco as laterais da garrafa e peça que os alunos observem o que acontece com o ar contido dentro do tubo. Eles devem notar que a coluna de ar se reduz, devido à pressão aplicada sobre a garrafa, e o tubo afunda. Ao soltar a garrafa, a coluna de ar volta ao tamanho inicial e o tubo volta a flutuar.
Peça aos alunos que expliquem como o mesmo tubo pode flutuar e afundar, conforme se pressiona as laterais da garrafa. Chame a atenção para a variação da coluna de ar dentro do tubo. Eles devem perceber que o volume de ar dentro do tubo é o que determina se ele irá flutuar ou afundar. Peça que comparem o que observaram no experimento com a atividade de flutuar. Eles podem indicar, por exemplo, que nas duas ações se varia o volume de ar para se alterar a flutuação. Como diferença, eles podem indicar que o formato do tubo não se altera enquanto que o volume da caixa torácica muda com a inspiração e expiração do ar.
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