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