Estudo do Meio Físico-Natural I
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P04 - Fluidos
Objectivo
Experiências de demonstração relacionadas com ‡uidos.
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Material
Vários recipientes de plástico, palhinhas, tubos ‡exíveis ou mangueiras, copo, água, sal.
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Procedimento
1. Pressão de um líquido
(a) Faça 3 ou 4 pequenos orifícios, um acima do outro, ao longo do lado de um recipiente (garrafa
ou embalagem) vazia de plástico.
(b) Cubra os buracos com …ta adesiva ou com algo que desempenhe o papel de rolha.
(c) Encha o recipiente com água.
(d) Coloque o recipiente num tabuleiro ou numa bacia e retire a …ta (ou rolha).
(e) Observação pretendida: O ‡uxo de água do buraco que se encontra mais abaixo tem um
alcance maior do que os outros buracos situados acima dele.
(f) Explicação: A água na parte inferior do recipiente está sujeita a uma força devido à altura de
água que encontra no recipiente acima do buraco. Como o ar, a água tem pressão. A pressão
da água depende, como esta experiência mostra, da profundidade da água. Muitas cidades
bombeiam água para tanques elevados. Isto é feito para se obter uma pressão su…ciente para
que a água suba pelos canos nas casas das pessoas através de tubos debaixo da terra.
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2. Compressão de ar
(a) Vire um copo por forma a que …que com a sua entrada em contacto com a superfície da água.
Baixe lentamente o copo.
(b) Observação pretendida: A água irá entrar um pouco no copo.
(c) Explicação: A água está a forçar a que o ar …que con…nado num volume menor, ou seja o
ar está a ser comprimido. Ar comprimido é utilizado em algumas máquinas para produzir
trabalho.
3. Conta gotas improvisado
(a) Pegue numa palhinha e num recipiente com água, se tiver possibilidade use um corante
alimentar na água.
(b) Insira uma extremidade da palhinha dentro da água.
(c) Sem retirar a palhinha da água tape com um dedo (por exemplo o dedo indicador) a extremidade que não está na água.
(d) Mantendo o dedo a tapar a extremidade levante a palhinha por forma a que deixe de tocar
na água. Veri…que o que acontece.
(e) Deixe de tapar a extremidade da palhinha por um breve instante. Veri…que o que acontece.
(f) Observação pretendida: Enquanto que o dedo tapa a extremidade da palhinha o líquido
deve permanecer na palhinha. Quando removemos o dedo, o líquido deve escorrer.
(g) Explicação: Ao levantarmos a palhinha com o dedo a tapar, sai uma pequena quantidade
de líquido, o que faz com que a pressão do ar dentro da palhinha diminua (pois o volume
disponível para o ar aumentou). O ar que está a uma pressão maior na parte de baixo da
palhinha evita que o líquido saia do interior da palhinha.
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4. Atomizador
Um atomizador é um vaporizador que permite pulverizar um perfume, uma laca, etc. Podemos
construir um atomizador rudimentar usando uma palhinha
(a) Adicione uma fenda numa palhinha de papel a cerca de 1/3 a partir de uma extremidade
(ver …gura).
(b) Dobre a palhinha pela fenda e coloque a secção mais curta num copo com água. Certi…que-se
a fenda não está a mais do que 0:5 cm acima da superfície da água.
(c) Sopre com força na extremidade da palhinha que não está dentro de água.
(d) Observação pretendida: A água vai subir pela palhinha e, eventualmente, sair através da
fenda como um spray.
(e) Explicação: O ‡uxo de ar soprado sobre a parte superior da fenda reduz a pressão nesse
ponto e fazendo com que a água se desloque para cima em direcção à fenda. Quando chega à
fenda o ‡uxo de ar faz com que a água seja separada em pequenas gotas. Agora já sabemos
como funcionam por exemplo os sprays de limpeza de janelas.
5. Sifão
(a) Coloque um recipiente quase cheio de água sobre a mesa e um recipiente vazio de aproximadamente o mesmo tamanho numa cadeira ao lado da mesa.
(b) Encha um tubo de borracha ou mangueira com água e mantenha a água dentro do tubo
tapando as duas extremidades.
(c) Coloque uma das extremidades do tubo no recipiente sobre a mesa e coloque a outra extremidade no recipiente sobre a cadeira. Observe o que acontece.
(d) Quando a água deixar de ‡uir, troque a posição dos recipientes (tendo cuidado para que não
entre ar no tubo). Observe o que acontece.
(e) Em seguida, tente repetir o procedimento com os dois recipientes em cima da mesa.
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(f) Observação pretendida: A água vai ‡uir desde que o nível de água num recipiente esteja
a uma altura maior do que o nível de água no outro (ou seja não interessa o volume, interessa
é se o ponto de contacto do líquido com a atmosfera está num ponto mais elevado em relação
ao mesmo ponto no outro recipiente).
(g) Explicação: Há duas questões principais relacionadas com o funcionamento de um sifão:
por que razão o líquido ‡ui a partir do reservatório superior para o reservatório inferior e por
que é que o líquido sobe pelo tubo do sifão.
A primeira questão é básica: os líquidos ‡uem a partir do nível mais alto para o nível mais
baixo porque o local mais baixo tem menor energia potencial - por exemplo a água ‡ui para
baixo ao longo de uma encosta. Isto não dependente do tipo de ligação entre os recipientes
ou seja é independente de ser uma ligação directa ou com curvas.
Relativamente à segunda questão, o líquido consegue subir pelo tubo do sifão, devido, principalmente, à pressão atmosférica. Um líquido ‡ui sempre de uma região de pressão mais
elevada para outra de pressão mais baixa. O líquido no recipiente de cima que se encontra à
pressão atmosférica sobe pelo tubo para uma região de pressão mais baixa.
O ‡uxo de subida da água num sifão não viola o princípio da continuidade, porque a massa
de água que entra no tubo e que ‡ui para cima, é igual à massa de água que ‡ui para
baixo e sai do tubo. Um sifão não viola o princípio da conservação da energia, porque a
perda de energia potencial gravitacional à medida que o líquido ‡ui a partir do reservatório
superior para o reservatório inferior é igual ao trabalho feito para vencer o atrito do ‡uido
à medida que o líquido ‡ui através do tubo. Uma vez iniciado, um sifão não requer energia
adicional para manter o líquido a ‡uir para cima e para fora do reservatório. Para água à
pressão atmosférica normal, a altura máxima de um sifão é de aproximadamente 10 m (para
o mercúrio a altura máxima é de 76 cm).
6. Flutuabilidade e massa volúmica A ‡utuabilidade depende da massa volúmica do líquido no
qual o corpo se encontra submerso.
(a) Deite água no frasco até três quartos da altura.
(b) Com todo o cuidado introduza na água a garra…nha fechada que deve …car a ‡utuar. Se não
conseguir que ‡utue substitua-a por outra garrafa mais pequena.
(c) Retire a garra…nha do frasco e introduza nela uma pequena quantidade de água.
(d) Fecha a tampa e recoloca a garra…nha dentro do frasco. Desta vez deve afundar-se lentamente.
Aumente ou diminua a quantidade de água dentro da garra…nha até obter o seu afundamento
a pequena velocidade.
(e) Retire outra vez a garra…nha; junte meio copo de sal à água do frasco e agite.
(f) Volte a introduzir a garra…nha dentro da água do frasco e observe a sua nova posição.
(g) Continue a adicionar à água do frasco meio copo de sal de cada vez, até perfazer dois copos.
Observe a posição da garra…nha na água salgada após cada uma das adições de sal.
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(h) Observação pretendida: Quando adicionamos sal su…ciente à água o frasco pequeno consegue ‡utuar.
(i) Explicação: O princípio de Arquimedes diz que a implusão depende da massa volúmica do
líquido no qual o corpo se encontra imerso. Ao adicionarmos sal à agua estamos a aumentar
a massa volúmica do líquido onde o corpo se encontra imerso. O mesmo acontece-nos quando
tomamos banho no mar. Numa piscina de água doce a força de impulsão é menor do que na
água salgada do mar.
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Curiosidade - Copo de Pitágoras
Um Copo de Pitágoras permite ao seu utilizador encher o copo até uma certa altura máxima. Se o
utilizador encher o copo mais do que essa altura, o líquido é derramado. A invenção deste copo é
atribuída a Pitagoras.
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