Transformações de energia no balão que sobe

5 de junho, 2015 às 18:23 | Postado em Estática de Fluidos, Mecânica de fluidos

Como explicar a subida de um balão cheio de hélio usando os conceitos de energia? Quando o balão sobe, ele adquire energia potencial gravitacional, logo, essa energia deve vir de algum lugar!!

De forma semelhante, vamos imaginar uma bola de isopor no fundo de uma piscina. Ao ser abandonada, ela sobe e adquire Ep gravitacional (vamos desprezar a viscosidade e atritos durante o processo). Do ponto de vista das forças eu compreendo bem o trabalho realizado pelo empuxo, mas quero compreender do ponto de vista de transformações de energia. Grato

É verdade que um balão de hélio que sobe ganha energia potencial gravitacional. Entretanto o ar que desce enquanto o balão sobe PERDE energia potencial gravitacional. Neste processo NÃO há conservação de energia potencial gravitacional! De fato a energia potencial gravitacional do sistema balão-ar DIMINUI enquanto o balão sobe!

Notei em outra postagem – Dinâmica de Fluidos em uma abordagem energética? – que as situações de equilíbrio para fluidos em campos gravitacionais podem ser tratadas energeticamente a partir do fato que a configuração de equilíbrio é aquela que MINIMIZA a energia potencial do sistema todo.

No artigo (em coautoria com o Prof. Alexandre Medeiros)  O Paradoxo Hidrostático de Galileu e a Lei de Arquimedes, na seção 5, demonstramos a Lei de Arquimedes impondo que a energia potencial gravitacional do sistema constituído pelo fluido e pelo corpo flutuante deve ser MÍNIMA. A figura abaixo está em nosso artigo.

Portanto, em ambos os casos por ti relacionados, enquanto o corpo está subindo a energia potencial gravitacional do sistema corpo-fluido está diminuindo. Daí decorre que parte do sistema (o balão ou a bola) possa ganhar não apenas energia potencial mas também energia cinética.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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