Você já viu um desses navios de cruzeiro gigantes? Ou um navio de carga empilhado com contentores? Ou talvez até um porta-aviões coberto de aviões a jacto? Como é que estes enormes navios são capazes de flutuar na água? A água é muito menos densa do que o aço de que estes navios são feitos. Então porque é que estes navios não se afundam até ao fundo do porto?
O que é a flutuabilidade?
Podemos agradecer a Archimedes por ter sido o primeiro a explicar o princípio por detrás deste puzzle. Arquimedes foi um cientista grego que nasceu em 287 a.C. Este princípio é conhecido como flutuação ou Princípio de Arquimedes.
O Princípio de Arquimedes afirma que a força exercida sobre um objeto em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado (movido para fora do caminho) pelo objeto. Esta força é chamada de força flutuante. A força de flutuação empurra para cima contra o objeto. A gravidade exerce uma força para baixo sobre o objeto (seu peso), que é determinada pela massa do objeto. Portanto, se a força exercida para baixo sobre o objeto pela gravidade for menor que a força flutuante, o objeto flutuará.
>
>
Did you know?
Arquimedes pensa-se ter corrido nu pelas ruas gritando “Eureka! (“I have it!” em grego) depois de perceber que a quantidade de água deslocada do seu banho era igual ao peso do seu corpo.
Como a flutuabilidade se relaciona com a densidade?
Se um bloco de madeira medindo um centímetro cúbico (1 cm x 1 cm x 1 cm) for colocado num recipiente com água, a quantidade de água deslocada será igual ao peso do bloco de madeira. Mas e se um bloco do mesmo tamanho for feito de chumbo? O chumbo tem uma densidade muito maior do que a madeira. Se um bloco de um centímetro cúbico de chumbo for colocado num recipiente de água, a quantidade de água deslocada será igual ao peso do bloco de chumbo.
No caso da madeira, o peso da água deslocada é pequeno. A força de flutuação é maior do que a força gravitacional, portanto a madeira flutua. O chumbo é mais denso do que a madeira. Isso significa que ele contém mais massa no mesmo volume. Portanto, mais água é deslocada pelo chumbo do que a madeira. A força gravitacional sobre o chumbo excede a força de flutuação, portanto o chumbo afunda.
Como a flutuabilidade e a densidade se aplicam aos navios?
Como este princípio pode ser aplicado aos navios? Os navios são enormes navios de aço. Um navio pode ter uma massa de centenas de milhares de toneladas. O aço é muito mais denso que a água, então você pensaria que navios enormes de aço afundariam, certo? Bem, pense de novo! O que ajuda a manter os navios a flutuar é a sua forma e o que está dentro deles. Os navios não são pedaços sólidos de aço. Em vez disso, são na sua maioria cascas de aço escavadas. Há todo o tipo de componentes no interior do navio. Por exemplo, o motor do navio, combustível e carga podem estar dentro dele. Mas o mais importante, há ar dentro de um navio!
>
Você sabe?
O navio mais pesado do mundo é o Espírito Pioneiro. Ele desloca cerca de 900 000 toneladas métricas de água. Isso é equivalente a cerca de 300 000 elefantes!
O ar que está dentro de um navio é muito menos denso do que a água. É isso que o mantém a flutuar! A densidade média do volume total do navio e de tudo que está dentro dele (incluindo o ar) deve ser menor que o mesmo volume de água. Quando uma nave é colocada na água, ela empurra para baixo e desloca uma quantidade de água igual ao seu peso. Quanto mais próxima a densidade total da nave estiver da densidade do mesmo volume de água, maior será a quantidade da nave que estará na água. Se a densidade média do navio é sempre maior que a densidade da água, então o navio afundará sob a superfície da água.
Quando um navio afunda, é porque a água entra no navio. Isto força o ar a sair, tornando a densidade média do navio maior que a da água. Um dos desastres mais famosos é o afundamento do RMS Titanic. O navio atingiu um iceberg ao largo da costa sul da Terra Nova em Abril de 1912. O iceberg abriu vários pequenos buracos no casco do navio, deixando entrar água na proa. À medida que mais água entrava no navio, o ar era forçado a sair. Isto causou o afundamento do navio no fundo do oceano.
Apenas como qualquer outro navio que já afundou, o Titanic acabou por ir para o fundo do oceano por causa da (falta de) flutuabilidade!
Você sabe?
Após atingir o iceberg, o Titanic afundou em 160 minutos. São apenas 2 horas e 40 minutos!
>