Submarino de Ludião. Autores: Paula Mayara M. da Silva; Thaina Rodrigues de As; Thaiza Alvarenga Pinto

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1 Submarino de Ludião Autores: Paula Mayara M. da Silva; Thaina Rodrigues de As; Thaiza Alvarenga Pinto 1. Objetivo Construir um Ludião e um manômetro. E utilizar o manômetro para realizar medidas de pressão sobre o Ludião. 2. Você Sabia? O princípio de Pascal foi estabelecido no século XVII pelo cientista francês Blaise Pascal ( ) [1]. O princípio de Pascal é um conceito importante no estudo da hidrostática, que é a parte da Física que estuda as forças em líquidos que estão em repouso. Pascal descobriu que nos líquidos em equilíbrio as variações de pressão são transmitidas integralmente por todo o volume destes líquidos. Utilizando-se o princípio de Pascal é possível construir um elevador hidráulico, mostrado na figura 1. Figura 1 Esquema de um Elevador Hidráulico. Neste dispositivo, uma força F1 relativamente pequena é aplicada a um êmbolo de área A1 relativamente reduzida. Desta forma uma variação de pressão é transmitida ao líquido, uma vez que uma força está sendo aplicada sobre uma área. Segundo o princípio de Pascal esta variação de pressão será a mesma por todo o volume do líquido, inclusive do outro lado do elevador hidráulico onde se localiza o grande êmbolo de área A2. O efeito disto é que como a área A2 é maior

2 que a área A1 e a variação da pressão é a mesma, então a força F2 será também maior do que a força F1. Assim, neste exemplo em particular, o princípio de Pascal foi o conceito físico que tornou possível construir uma máquina na qual de um lado se faz uma força relativamente pequena e, em contrapartida, do outro lado consegue-se exercer uma força muito maior, capaz de conseguir levantar um automóvel, graças à transmissão integral da variação da pressão por todo o volume do líquido [2]. 3. Motivo da Escolha A nossa motivação para a realização deste projeto foi complementar os nossos estudos de hidrostática observando um protótipo de submarino (ludião) e construindo um manômetro. Este pode ter vários usos no cotidiano, como, medir qualquer pressão desejada ou observar o nivelamento de uma parede. 4. Como Construir 4.1. Materiais Para a construção deste projeto será necessário adquirir o material a seguir: Garrafa PET com tampa; Mergulhador cartesiano; 2 metros de mangueira transparente; 1 conector; 1 pedaço de madeira (1m x0,28m); Lixa; Corante; 6 Dobradiças; Martelo; Bexiga;

3 4.2. Construção do Ludião: 1. Encontrar um objeto que possua uma das extremidades fechadas. Podem ser utilizados o tubo de uma caneta, a tampa da caneta ou uma tampinha de batom (utilizado neste projeto) (figura 1). 2. Devemos fazer o lastro para esse objeto, para que ele não aderne na água, como porcas ou arruelas ou pregos (utilizado neste projeto), tomando cuidado para não colocar muito peso e o corpo afundar imediatamente. Encontrado o peso certo, colar com cola instantânea (figura 2). Figura 1: tampinha de batom, utilizada como ludião no projeto. Figura 2: tapinha de batom com os 3 pregos, que são o lastro do ludião 3. O ludião deve ser colocado dentro de uma garrafa PET com água. Porém alguns cuidados devem ser tomados, para encher a garrafa. Colocar água na garrafa de modo a deixar um pequeno espaço sem água. Mergulhe o ludião com cuidado, sem deixar entrar água nele. E depois complete o nível de água (figura 3).

4 4. Para testar o funcionamento do ludião, basta fechar a garrafa e pressioná-la. Desse modo, você verá o principio de funcionamento de um submarino Construção do Manômetro: Figura 3: ludião montado 1. Para construir o manômetro, primeiramente deve-se ter uma base, preferencialmente de madeira, que pode ser encontrada em madeireiras ou construções (figura 4 A). 2. Pregar a mangueira em forma de U, e fazer marcações de 0,5cm em 0,5cm na madeira, para que possamos observar o deslocamento da água na mangueira (figura 4 B).

5 Figura 4 A: placa de madeira utilizada como base para o projeto. Figura 4 B: placa de madeira com a mangueira em forma de U, e com a marcação. 3. Após isso, colocar água na mangueira, mas não a preencha completamente. Para melhor visualização, pode-se colocar algumas gotas de corante. 4. Furar a tampa da garrafa no diâmetro da mangueira, ligando-as (figura 5A). É preciso vedar essa ligação para que o ar não escape por frestas, e para isso use silicone. 5. Finalmente, para medir a pressão e pressionar o ludião, encaixamos bexigas cheias de ar na outra extremidade da mangueira (figura 5B):

6 Figura 5A: tampa vedada com silicone. Figura 5 B: sistema montado O que medir A intenção do projeto é poder medir a pressão aplicada por uma pessoa que ocasionaria a submersão do Ludião. Para isso, marca-se a altura inicial do nível de água antes de conectar-se a bexiga (h1). Conecte a bexiga e aplique uma força na bexiga de modo a fazer o ludião submergir até o fundo da garrafa. Com isso, ocorrerá um desnível na altura inicial do líquido na mangueira (h2). Anote a variação de altura ( h = h2- h1). A variação de pressão é calculada pela seguinte equação: p= h g ρ 5. Comentários Na construção do manômetro, foi necessário lixar a madeira, já que, por não ser nova, ela não era totalmente lisa; Utilizar um corante para facilitar a visualização, devendo encontrar um corante que não altere o valor da densidade da água;

7 Por fim, deve-se ocasionar uma pressão certa na bexiga e mantê-la constante para que o Ludião permaneça no fundo da garrafa. 6. Referências [1] Okuno, E., Caldas, I. L. Chow, C. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas. São Paulo: Harper & Row do Brasil, [2] Resnick, R.; Halliday, D.; Krane, K. S. Física 2. Rio de Janeiro: Livro Técnico e Científico Editora S.A., 2002.