Aceite para publicação em 21 de Maio de 2010.
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Aceite para publicação em 21 de Maio de 2010. Publicado sob uma Licença Creative Commons. Impulsão e a Lei de Arquimedes. Nesta unidade vais aprender. Porque é que uma pessoa flutua mais facilmente na água do mar do que na água doce de uma piscina?.

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Presentation Transcript


Aceite para publicação em 21 de Maio de 2010.

Publicado sob uma Licença Creative Commons


Impulsão

e a

Lei de Arquimedes


Nesta unidade vais aprender

  • Porque é que uma pessoa flutua mais facilmente na água do mar do que na água doce de uma piscina?

  • Porque é que um navio, que pesa muitas toneladas, flutua e uma pequena esfera metálica não flutua?

  • Porque flutuam no ar, os balcões de ar quente?

  • Como funcionam os submarinos?


A lenda de Arquimedes

  • É a Arquimedes (287 a.C.- 212 a.C.), físico e matemático grego, que viveu em Siracusa, Sicília, que se deve a descoberta da força de impulsão.

  • Reza a lenda que, por volta do séc. III a.C.,o rei Hieron de Siracusa havia encomendado uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade que supostamente o protegera nas suas conquistas.

  • Entretanto, foi levantada a acusação de que o ourives o enganara, misturandoo ouro maciço com prata na manufactura da coroa.

  • Para descobrir a verdade, Hieron pediu a ajuda deArquimedes. A sua tarefa seria descobrir, semdanificar o objecto, se a coroa era 100% em ouro, ou se continha umaparte feita em prata.


A lenda de Arquimedes

  • Certo dia, Arquimedes terá descoberto a solução para o problema, enquanto tomava banho.

  • Ora Arquimedes, de quem se diz que era muito distraído, ficou tão entusiasmado com a sua descoberta que saltou da banheira e saiu para a rua, completamente nu, gritando:

    «Eureka! Eureka!», que significa: Descobri! Descobri!

  • A solução do seu problema levou-o a enunciar a Lei de Arquimedes.


Impulsão

  • Qualquer corpo mergulhado num fluido(liquido ou gás), fica sujeito a uma força vertical, com sentido de baixo para cima, exercida por esse fluido. Essa força designa-se por impulsão e representa-se por I.

  • A impulsão nos líquidos é muito maior do que nos gases

Quando estamos dentro de água parecemos ser mais leves, havendo a sensação de que algo nos empurra para a superfície da água.


  • Qualquer corpo mergulhado num liquido tem um peso inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por peso aparente do corpo.

O peso aparente é a resultante de duas forças com sentidos opostos o peso real e a impulsão.

peso

aparente

peso

real

Pap

I

P

I

Peso aparente = peso real – impulsão


  • Qualquer corpo mergulhado num liquido tem um peso inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por peso aparente do corpo.

Peso aparente = peso real – impulsão

I= Pr – Pap

Pap = Pr – I


Porque razão uns corpos flutuam na água e outros não?


Quando é que um corpo vai ao fundo?

Se dentro do líquidoI < P, o corpo vai para o fundo


Quando é que um corpo fica no

interior de um líquido?

Se dentro do líquidoI = P, o corpo fica em

equilíbrio no interior do liquido


Quando é que um corpo flutua?

Se dentro do líquidoI > P, o corpo sobe

até que I = P, e o corpo flutua

Para que um corpo flutue , num determinado fluido, é necessário que a densidade desse corpo seja menor do

que a do fluido.


Lei de Arquimedes

Qualquer corpo mergulhado num líquido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao do peso do volume de líquido deslocado.

I= P líquido

deslocado

I= Pr – Pap


Lei de Arquimedes

Podemos calcular também a massa do líquido deslocado, a partir do seu volume:

I= P líquido

deslocado

Comorágua = 1,0 g/cm3, a 4ºC

m

50 cm3

r =m

v

1,0 g/cm3 =

e novamente


De que depende a Impulsão?

Água

doce

Água

salgada

No mar morto a densidade da água é muito grande devido à sua elevada salinidade

Quanto maior a densidade de um fluído, maior é a impulsão

Como a densidade dos líquidos é muito maior do que dos gases, a sua impulsão também é muito maior do que a dos gases.


De que depende a Impulsão?

Se colocarmos plasticina em forma de esfera, dentro da água, verificamos que ela vai ao fundo. Se a moldarmos em forma de cesto ela vai flutuar. Porquê?

Quando está em forma de cesto, o volume imerso é maior.

Segundo a Lei de Arquimedes, se o volume do liquido deslocado é maior, também o valor do seu peso é maior, o que origina uma maior impulsão.

Quanto maior for o volume imerso, maior é a impulsão


Impulsão

Maior densidade do líquido

Maior Impulsão

Maior o volume imerso

Maior Impulsão


Porque flutuam os barcos?

Os barcos, apesar de serem feitos de materiais densos como o ferro e o aço, flutuam na água porque recebem desta uma impulsão suficiente para compensar o seu enorme peso. Como?

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

I

A forma da parte inferior dos navios , está estudada para que a impulsão aumente ao aumentar o peso do navio devido à carga, de modo a que se tenha sempre:

P

I= -P

I = P

ou

em módulo dos vectores

vectorialmente


Como funcionam os submarinos?

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:

P =I

P >I

P > I

I >P

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 vir à superfície.

P =I

I>P


Porque flutuam os balões de ar quente?

De acordo com o principio de Arquimedes, 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 os balões são normalmente cheios com um gás menos denso que o ar, como o hélio, ou, então com ar quente.

O ar quente é menos denso que o ar frio, pois o aquecimento provoca um aumento de volume e consequentemente diminuição da densidade.

O ar dentro do balão, torna-se assim menos denso,que o ar que o rodeia.


E agora coloca-te na pele de Arquimedes…

  • Com base nas considerações que foram feitas nesta apresentação, propõe uma explicação de como Arquimedes poderia ter chegado à solução do problema proposto por Hieron.

    Nota: a banheira de Arquimedes estava completamente cheia!


Autor:

Dina Clemente

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