Gravitação e flutuação

17 de agosto, 2020 às 11:34 | Postado em Estática de Fluidos, Mecânica, Mítica Terra Plana

Olá! Gostaria de saber como a gravidade age em corpos que flutuam, como balões de hélio, por exemplo.

Arquimedes (287a.C-212a.C.) sabia que um corpo imerso em um fluido está sujeito a uma força, exercida pelo fluido no corpo, que é contrária ao peso do corpo. Esta força em sentido contrário ao peso do corpo é denominada de empuxo e sua intensidade depende do peso do fluido em igual volume ocupado pelo corpo no fluido. Este conhecimento passou para a história da ciência como sendo a Lei de Arquimedes.

Então um balão flutuará no ar se o seu peso for igual ou menor do que o peso do ar em igual volume do balão. Assim sendo, a força da gravidade é exercida tanto no balão quanto no ar e é ela a responsável tanto pela queda dos corpos quanto pela flutuação de um corpo em um fluido pois sem gravidade não existe o empuxo.

Vou dar um exemplo numérico para facilitar o entendimento. O peso de 1000 litros de ar na temperatura ambiente vale 1,2 quilogramas-força. Portanto um balão que tenha o volume de 1000 litros é empurrado para cima pelo ar com essa força (denominada empuxo) e que vale 1200 quilogramas-força. O balão somente flutuará se o seu peso for igual ou menor do que 1200 quilogramas-força.

De fato o balão pode flutuar se estiver cheio com um gás mais leve do que o ar, por exemplo, o hélio pois este gás é cerca de 7 vezes mais leve que o ar ou com hidrogênio que é cerca de 15 vezes mais leve que o ar (o dirigível Zepellin da figura acima usava hidrogênio).  Ar quente, que também é mais leve do que o ar na temperatura ambiente, pode ser usado para fazer balões flutuar.

Sintetizando: a gravidade puxa qualquer coisa para baixo (inclusive o balão) e graças a ela, o ar puxado para baixo, empurra para cima o balão.

Vide também as seguintes postagens:

Pesando ar?

Algo mais leve que o hidrogênio para se ter mais empuxo?

“Docendo discimus.” (Sêneca)