Tufão de água

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Cadastrada por Pedro Célio

Material - onde encontrarem casa

Material - quanto custaentre 10 e 25 reais

Tempo de apresentaçãoaté 10 minutos

Dificuldadefácil

Segurançarequer cuidados básicos

Materiais Necessários

Muitos fatores interferem no fluxo ou escoamento de um fluido. A natureza possui estratégias interessantes e diversificadas de estabelecer esses processos. Nesta atividade você verá como a formação de redemoinhos pode facilitar o fluxo da água entre duas garrafas PET unidas por seus gargalos.

* 2 garrafas de PET (1,5L) com tampa* Furadeira ou Ferro de Solda* Fita isolante* Tubo de filme fotográfico

Tufão de água

Materiais

Introdução

Tufão de água

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Passo 1

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Mãos à obra

Pegue as tampinhas das garrafas de PET e cole-as, depois fure-as com o ferro de solda ou com a fura-deira fazendo com que os furos fiquem na mesma direção.

Tampinhas furadas

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Passo 2

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Dê duas voltas com a fita isolante em cada tampinha.

Passe a fita isolante

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Passo 3

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Corte o fundo do tubo fotográfico de maneira que caibam as duas tampinhas dentro dele e coloque as tampinhas dentro do tubo.

Coloque as tampinhas no tubo fotográficoCorte o fundo do tubo

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Passo 4

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Encha somente uma das garrafas com água, se quiser adicione algum corante. Tampe as garrafas de PET com a tampinha de duas faces.

Coloque a garrafa com água virada para baixo e veja que a água escorre vagarosamente. Realize um movimento rotacional na garrafa de cima de maneira que a de baixo não rode muito.

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Passo 5

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O que acontece

Para compreender porque o turbilhão torna o fluxo de água contínuo, convém entender por que o fluxo de água ocorre “às golfadas”, quando o turbilhão não se forma.

O que impede o fluxo contínuo na ausência do turbilhão é a ação da pressão do ar contido na garrafa de baixo sobre a tensão superficial da água situada na união entre as duas garrafas, e a queda de pressão no interior da garrafa de cima, depois que certa quantidade de água cai para a garrafa de baixo.

Para verificar como isso é verdadeiro, experimente produzir um pequeno furo no fundo de uma das garrafas, quando ela estiver vazia, ocupando a parte superior do conjunto. Tape o furo em seguida e vire a garrafa que foi furada para que ela se encha de água. O próximo passo consiste em virar novamente a garrafa furada para o lado de cima.

Com essa nova exploração você verá que toda vez que o furo é tapado, desce um pouco de água, mas essa pára de fluir.

A queda de um pouco de água aumenta a pressão do ar contido na garrafa de baixo, que é obrigado a ocupar um volume menor, ao mesmo tempo em que diminui a pressão do ar contido na garrafa de cima, que passa a ocupar um volume maior com a saída de um pouco de água.

Na situação em que nenhuma das garrafas está furada e a água é obrigada a descer sem o turbilhão, ocorre a formação de uma grande “gota” de água cada vez que uma “golfada” de água invade a garrafa de baixo. Ao mesmo tempo, uma grande bolha de ar penetra na parte inferior da garrafa de cima.

Enquanto uma grande “gota” cai no interior da garrafa de baixo, a grande bolha de ar sobe no interior da garrafa de cima. Enquanto essa bolha não alcança a parte superior da garrafa de cima, a pressão do ar contido nessa garrafa não aumenta. Sendo assim, uma nova grande “gota” não se forma.

A explosão da bolha de ar no alto da garrafa de cima, restabelece a pressão nessa garrafa e isso permite a formação simultânea de uma nova “gota” de água e de uma nova bolha de ar na região situada entre as bocas das duas garrafas.

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A formação do turbilhão deve-se à inércia da água. Ao iniciar movimentos circulares no interior da garrafa, a tendência da água é a de “sair pela tangente”. Se a garrafa possuísse pequenos furos na lateral, seu giro provocaria a saída de jatos tangentes de água, do mesmo modo que acontece no interior de uma máquina de lavar quando o equipamento entre na fase de secagem da roupa.

A ausência de furos na lateral da garrafa impede a saída da água e obriga a água a se mover em contato com as paredes da garrafa. A força gravitacional faz com que além de um movimento circular, a água também se desloque para baixo. Com esses dois efeitos conjugados, a água se move em um turbilhão e penetra com esse movimento na garrafa de baixo.

O turbilhão faz com que uma abertura permanente se forme na região de encontro das duas garrafas. Por essa abertura o ar pode fluir continuamente da garrafa de baixo para a garrafa de cima, à medida que a água atinge a garrafa de baixo e deixa a garrafa de cima. Desse modo, não ocorrem as variações na pressão do ar que são responsáveis pelas “golfadas” de água que se formam na ausência do turbilhão.

Passo 5

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Passo 6

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Para saber mais

O escoamento da água em forma de redemoinho é um fenômeno estudado pela dinâmica dos fluidos. Trata-se de um tema pouco estudado na educação básica por envolver o uso de equações não estudadas nesse nível de ensino. Alguns livros de Física Geral usados no 3º grau trazem boas abordagens do tema como é o caso do livro “Curso de Física Básica - 2 Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor” de H. Moysés Nussenzveig.