Impulsão e balonismo

Numa galáxia muito, muito distante...

Depois de no episódio IV da saga Star Wars a Death Star ter sido destruída pelos rebeldes liderados por Luke Skywalker, a crise instalou-se no Império. Darth Vader e seus acólitos precisavam de um meio de transporte que lhes permitisse derrotar os rebeldes. O que fazer? O dinheiro era pouco! Na imagem está a solução encontrada...


Quando aquecido, o ar expande, e parte sai pela boca do balão.
Para que o balão possa flutuar, o peso dos equipamentos e passageiros deverá ser igual ao peso de ar que deve ser expelido do interior do balão (princípio de Arquimedes).
Para que possa subir, claro que o peso de ar que deve ser expelido do interior do balão terá de ser maior.

A imagem do lado permite perceber a diferença de densidades entre o ar quente e o ar frio (à mesma pressão). Há menos partículas de ar por unidade de volume dentro do balão, mas como estas partículas estão a mover-se mais rapidamente, a pressão interna e a externa do ar são as mesmas.





É caso para dizer, citando o Obi-Wan Kenobi: "Use the force Luke!". Ou então como o Yoda: "A impulsão, uma força poderosa é!"

Desafio: (para pensar)
Determine o número máximo de soldados imperiais que pode transportar sabendo que, em média, cada um tem 80kg. (Apresente o valor da carga máxima a que chegou)

Sugestão: Para calcular o peso do fluido deslocado, calcule a massa de ar a 20ºC deslocado e subtraia a massa de ar a 100ºC que ainda está no interior (portanto, não foi deslocado).

Dados:

• Este balão tem cerca de 3000 e uma massa de 290 kg (material).
• Densidade do ar exterior 1,2 (20ºC, temperatura ambiente)
  
• Densidade do ar interior 0,95 (100ºC, temperatura média dentro do balão)

Fontes: [1], [2], [3], [4]

Bom trabalho!

Impulsão, Alavancas e Arquimedes

Um dos princípios fundamentais da hidrostática é assim enunciado: "Todo o corpo mergulhado total ou parcialmente num fluido sofre uma impulsão vertical, dirigida de baixo para cima, igual ao peso do volume do fluido deslocado e aplicado no centro de impulsão."

Isto quer dizer que um objecto flutua enquanto o peso da água (ou outro fluido) deslocada pelo objecto (impulsão) conseguir igualar o peso do objecto.

E agora um pouco de história:

"Conta-se que certa vez, Hierão, rei de Siracusa, no século III a.C. havia encomendado uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade que supostamente o protegera em suas conquistas, mas foi levantada a acusação de que o ourives o enganara, misturando o ouro maciço com prata em sua confecção. Para descobrir, sem danificar o objecto, se o seu interior continha uma parte feita de prata, Hierão pediu a ajuda de Arquimedes. Ele pôs-se a procurar a solução para o problema, a qual lhe ocorreu durante um banho. A lenda afirma que Arquimedes teria notado que uma quantidade de água correspondente ao seu próprio volume transbordava da banheira quando ele entrava nela e que, utilizando um método semelhante, poderia comparar o volume da coroa com os volumes de iguais pesos de prata e ouro: bastava colocá-los em um recipiente cheio de água, e medir a quantidade de líquido derramado. Feliz com essa fantástica descoberta, Arquimedes teria saído à rua nu, gritando "Eureka! Eureka!" ("Encontrei! Encontrei!"')."

Entre muitas outras ligações à Física e à Matemática, ficou também conhecido pela frase: "Dêem-me uma alavanca e um ponto de apoio e eu moverei o mundo".

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