Força devida à pressão atmosférica: por que não a sentimos?
31 de outubro, 2015 às 8:18 | Postado em Atmosfera, Estática de Fluidos
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Olá, professor
Andei pesquisando a respeito da ‘Força’ devida a Pressão Atmosférica, mas não me convenci com as explicações. Todas as fontes pesquisadas citam o fato da pressão ser um escalar e, portanto, atua em todas as direções. Consequentemente a força resultante sobre um corpo qualquer é nula.
Vejamos: Suponha que duas forças de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário estejam atuando sobre um corpo. É fácil notar que a força resultante sobre esse corpo é nula. Todavia, forças internas agirão no corpo (tensão ou compressão).
Como explicar, então, o fato de não sentirmos a ‘Força’ devida a Pressão Atmosférica?
Grata, pela atenção!
Na situação que apontaste – forças de mesma intensidade e sentidos contrários, exercidas sobre um corpo – a resultante deste par é nula. Entretanto, como bem notaste, o corpo sofre esforço de compressão ou tensão e/ou cisalhamento dependendo de onde especificamente as forças são aplicadas. Haverá então deformações no corpo em relação à situação em que as forças não existem. Estas deformações poderão ser maiores ou menores dependendo da constituição do corpo e nem sempre são facilmente perceptíveis.
Vou agora tratar de um sistema simples e de uma demonstração que pode ser realizada em sala de aula e que ajuda na compreensão. Imaginemos uma lata de refrigerante sem o líquido e aberta para o meio externo. O ar dentro da lata está então na mesma pressão que o ar externo e na parede da lata, seja no lado de dentro e de fora, são exercidas forças pelo ar. Ou seja, a parede é comprimida pelo ar. Mas como a parede é fina e metálica (metais suportam enormes esforços de compressão, apresentando deformações dificilmente perceptíveis), aparentemente nada acontece na parede da lata. Mas se o gás interno à lata tiver a sua pressão rebaixada de algum modo, a parede da lata apresentará deformações perceptíveis, podendo até a lata ser amassada de acordo com o que se observa em diversos vídeos da internet. Exemplifico agora estes dois vídeos que também mostram uma forma simples de baixar a pressão dentro da lata: https://www.youtube.com/ e https://www.youtube.com/.
O corpo humano é análogo à lata aberta pois ele possui comunicações com o meio externo que permitem (quase) equalizar a pressão interna com a externa. Algumas partes do corpo podem e estão a pressões um pouco diferentes da pressão externa. Um exemplo é o do nosso sistema circulatório de sangue e portanto ali acontecem esforços deformadores em partes do sistema. Também quando respiramos há mudanças na pressão interna do ar.
Se houver diferenças maiores entre as pressões internas e externas ao corpo, podem acontecer efeitos indesejáveis, levando à necessidade de trocas gasosas com o meio externo. Vide Flatulência a bordo de um avião!
Neste interessante vídeo feito pelo Prof. Eloir De Carli – https://www.youtube.com/ – vemos o que acontece com uma embalagem lacrada de sanduichinho em um avião. Dentro cabine, apesar da pressurização, a pressão muda de forma importante quando a aeronave se eleva ou baixa. Se o nosso corpo não tivesse comunicações com o meio externo, incharíamos quando o avião se eleva. Quando por algum motivo o canal que comunica o nosso ouvido médio com o meio externo dentro da faringe – denominado trompa de Eustáquio – está obstruído, sentimos pressões no ouvido decorrentes de mudanças na pressão externa. Tal também pode acontecer com outras estruturas do nosso corpo, levando a recomendações para pessoas gripadas não viajarem de avião.
Efeitos importantes sobre garrafas pet lacradas a bordo de aviões (vide imagem abaixo) estão discutidos em Medindo, 5 dias depois do voo, a pressão na cabine do avião! e em Refazendo a medida da pressão na cabine do avião, agora 8 dias após o voo!
Outras postagens relacionadas ao tema:
Copo com água emborcado: que relação existe com a pressão atmosférica?
É verdade que carregamos 15 toneladas devido à atmosfera?
“Docendo discimus.” (Sêneca)
_______________________________
Questão postada no Facebook em 01/12/2016
O Gilson Würz perguntou sobre o vídeo – _Vacuum-Implosion-1.mp4: Olá professor. Tem algum artigo no cref sobre isso. Já vi algo com latas e tambores menores mas nunca com caminhões tanque. Isso é possível?
RESPOSTA: Sim, é possível se o tanque está lacrado. Este tanque deve ter sido lavado com água quente.
A pressão de vapor da água varia muito com a temperatura. Varia muito mais do que um gás sofrendo a mesma diferença de temperatura. Um gás que comece a 100 graus C a 1 atm e tem a temperatura reduzida, a volume constante para 20 graus C varia sua pressão para cerca de 0,78 atm. Vapor de água termina com cerca de 0,02 atm.
Um tanque como esse deve no máximo suportar diferenças de pressão da ordem de 0,5 atm. Então ao ser esfriado com vapor de água no seu interior ele IMPLODE.
Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 2028.
Além do corpo ter uma pressão interna mais ou menos semelhante à pressão atmosférica, pequenas variações geram forças e fenômenos nem sempre notados como sendo resultado da pressão atmosférica também por serem inconscientes, não prestamos atenção. Assim, o processo fisiológico da respiração consiste na criação de uma pressão negativa na cavidade torácica, por ação do diafragma que funciona como êmbolo e do gradil costal, que ao ser elevado pelos escalenos e esternocleidomastoide aumentam o volume, com redução adicional da pressão que faz o ar entrar. No sistema de respiradores (CPAP-continuous positive airway pressure) a máquina sopra o ar para dentro dos pulmões gerando um sistema de pressão que é sempre positivo em relação à pressão atmosférica.
Já a pressão no abdômen é positiva em relação à atmosférica. Assim a bolha de plástico da resposta acima é a pele e os músculos, que ,se cortada, as vísceras vem para fora (eviscerar) e a expiração é em geral considerada passiva porque quando o diafragma relaxa, a pressão alta do abdômen o “empurra” de volta e as costelas literalmente caem de volta à posição “fechada”. Porém, quando exercitamos, os músculos intercostais podem “apressar” a expiração ao contraírem entre as costelas forçando a diminuição do volume (e consequente aumento do gradiente de pressão e do fluxo de ar) e com contratura da musculatura abdominal que “força “ o diafragma de volta aumentando ainda mais o efeito?