18 de maio de 2020

Afunda ou flutua? Aprenda Física brincando

 

O Farroupilha Compartilha um vídeo feito pelo professor do Laboratório de Física, Gentil Bruscato, com uma brincadeira que você já deve ter feito: afunda ou flutua? Confira o vídeo:

No vídeo, o professor explica que objetos que são mais leves do que a água, flutuam, já os que são mais pesados, afundam. Ou seja, a ocorrência de flutuar ou afundar depende das substâncias/objetos que estão interagindo com o meio em que se encontram (no caso do vídeo, foi a água).

Além do vídeo, o professor Bruscato apontou uma questão que pode levar esse conteúdo a um nível mais avançado: “O material de que é constituído um balão tripulado é mais ‘pesado’ do que o ar, mas mesmo assim, o balão flutua no ar. Por quê?”, e ele mesmo respondeu: “Na verdade, é tudo uma questão de densidade. O balão, como um todo, tendo ar quente em seu interior é menos denso do que o ar e, então, flutua”.

O professor preparou, ainda, um texto explicando a diferença entre massa específica e densidade. Confira:

Quando analisamos uma substância simples ou composta, a densidade passa a se chamar de massa específica, também conhecida como densidade absoluta.  No sistema internacional de medidas (SI) a unidade, tanto para densidade como para massa específica é kg/m³, embora seja muito comum utilizarmos g/cm³, ou g/mL (1mL = 1cm³), esta última muito utilizada na área da saúde para dosagem de medicamentos.

Mas qual a diferença entre massa específica e densidade (apesar de as duas grandezas serem representadas pela razão massa pelo volume)?

Vamos analisar a(s) equação(ões):

Onde d é densidade, m é a massa do objeto e v é o volume do objeto.

Onde ρ (letra grega rô) é a massa específica, m é a massa do objeto e v é o volume da substância.

 

A diferença fundamental é que massa específica trata da razão (divisão) da massa pelo volume de uma substância simples ou composta. Já densidade é a razão entre massa e volume de um objeto.

Vamos esclarecer: se eu tenho uma esfera sólida de aço, a razão da massa pelo volume é a massa específica do aço. Para efeitos de comparação, a massa específica do aço é de 7,86g/cm³ ou 7.860kg/m³, já a massa específica da água é de 1,00 g/cm³ ou 1.000 kg/m³. Nesse caso, um pedaço de aço sólido irá afundar se colocado na água.

Já um navio feito de aço é um objeto oco, cheio de ar, e por isso, tem uma densidade menor do que água, o que permite que ele flutue. Não podemos esquecer que os fluídos, que são os líquidos e os gases, também interagem em função das diferenças das massas específicas. Podemos usar como exemplos:

  • Mistura heterogênea de água, óleo de soja e álcool. Essas três substâncias colocadas em uma proveta ficariam na seguinte ordem: no seu nível mais baixo a água, ( ), no nível intermediário o óleo de soja ( ) e o álcool ( no nível mais alto.
  • Gases da atmosfera aquecidos junto ao asfalto, por exemplo, criam correntes convectivas de ar ascendente, uma vez que o ar com maior temperatura é menos denso do que o ar de menor temperatura.