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várias experiências, um só lugar
Tufão de água
Intro
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Introdução
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.
Cadastrada por
Pedro Célio
Material - onde encontrar
em casa
Material - quanto custa
entre 10 e 25 reais
Tempo de apresentação
até 10 minutos
Dificuldade
fácil
Segurança
requer cuidados básicos
Tufão de água
Materiais Necessários
*
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*
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2 garrafas de PET (1,5L) com tampa
Furadeira ou Ferro de Solda
Fita isolante
Tubo de filme fotográfico
Materiais
várias experiências, um só lugar
Tufão de água
Intro
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Passo 1
Mãos à obra
Pegue as tampinhas das garrafas de PET e cole-as, depois fure-as com o ferro de solda ou com a furadeira fazendo com que os furos fiquem na mesma direção.
Tampinhas furadas
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Tufão de água
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Passo 2
Dê duas voltas com a fita isolante em cada tampinha.
Passe a fita isolante
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Tufão de água
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Passo 3
Corte o fundo do tubo fotográfico de maneira que caibam as duas tampinhas dentro dele e coloque as
tampinhas dentro do tubo.
Corte o fundo do tubo
Coloque as tampinhas no tubo fotográfico
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Tufão de água
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Passo 4
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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Tufão de água
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Passo 5
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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Tufão de água
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Passo 5
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.
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Tufão de água
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Passo 6
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.