No funcionamento de um submarino, dois aspectos ligados à Física devem ser considerados:

(1) A pressão suportada pela estrutura do submarino e
(2) o Princípio de Arquimedes, que permite ao submarino afundar ou aflorar à superfície.

(1) A pressão hidrostática pH dada por uma coluna de água de altura H é calculada como se segue:
Observemos que, a cada 10 m que nos aprofundamos na água, a pressão hidrostática aumenta de 1 atm.
A pressão externa total a que está sujeito o submarino é de 11,5 atm e, como a pressão interna é de 1,0 atm, a diferença de pressão suportada pela estrutura do submarino é a pressão hidrostática da água, da ordem de 10,5 atm.

(2) O Princípio de Arquimedes permite calcular a força que um fluido (líquido ou gás) exerce sobre um sólido nele mergulhado.

Para entender o Princípio de Arquimedes, imagine a seguinte situação: um copo totalmente cheio d’água e uma esfera de chumbo. Se colocarmos a esfera na superfície da água, ela vai afundar e provocar o extravasamento de uma certa quantidade de água.
A força que a água exerce sobre a esfera terá direção vertical, sentido para cima e módulo igual ao do peso da água que foi deslocada.
Portanto, o valor do empuxo está ligado ao volume externo do sólido mergulhado no líquido, não importando a sua densidade ou o seu peso.
No caso do submarino, quando estiver flutuando na superfície, o seu peso terá a mesma intensidade do empuxo recebido.
Para que o submarino afunde, devemos aumentar o seu peso, o que se consegue armazenando água em reservatórios adequados em seu interior. Controlando a quantidade de água em seus reservatórios, ajustamos o peso do submarino para o valor desejado.
Para que o submarino volte a flutuar, a água deve ser expulsa de seus reservatórios para reduzir o peso do submarino e fazer com que o empuxo se torne maior que o peso.
O bserve que, estando o submarino totalmente imerso, o volume de água deslocado (volume externo do submarino) será sempre o mesmo, o que faz com que a intensidade do empuxo aplicado pela água E’ se mantenha constante, não importando o valor de seu peso.


Material Necessário:
- uma garrafa de 2 litros de refrigerante do tipo PET transparente com tampa
- um tubo de caneta do tipo Bic
+ ou - 2l água
- duas tampinhas de tubo de caneta

Montagem- Retire a tampa e o refil da caneta.
- Corte transversalmente a caneta na extremidade da ponta, de forma a deixá-la igual à outra extremidade.
- Coloque água no tubo de caneta, que deverá estar com uma das extremidades tampadas, deixando, aproximadamente, 5 ou 6 centímetros de ar. Para saber se esta quantidade de ar é o suficiente para que a caneta flutue, teste antes em um copo com água.
- Tampe a outra extremidade com a outra tampinha.
- Coloque o tubo de caneta dentro da garrafa, a qual deverá estar completamente cheia de água e sem bolhas de ar.
- Observe que inicialmente a parte superior da caneta deverá ficar na mesma linha que a superfície da água da garrafa, ou seja, flutuando.
- Tampe a garrafa.

ComentáriosA garrafa não precisa necessariamente estar sem nenhuma bolha de ar. É preciso calibrar bem a quantidade de água utilizada no interior da caneta, pois o sucesso do experimento depende disto.


VÍDEOS:




FONTES: