Curso Objetivo

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Submarino


No funcionamento de um submarino, dois aspectos ligados à Física devem ser considerados:

(1) A pressão suportada pela estrutura do submarino e
(2) o Princípio de Arquimedes, que permite ao submarino afundar ou aflorar à superfície.

(1) A pressão hidrostática pH dada por uma coluna de água de altura H é calculada como se segue:

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Observemos que, a cada 10 m que nos aprofundamos na água, a pressão hidrostática aumenta de 1 atm.

A pressão externa total a que está sujeito o submarino é de 11,5 atm e, como a pressão interna é de 1,0 atm, a diferença de pressão suportada pela estrutura do submarino é a pressão hidrostática da água, da ordem de 10,5 atm.

2) O Princípio de Arquimedes permite calcular a força que um fluido (líquido ou gás) exerce sobre um sólido nele mergulhado.
Para entender o Princípio de Arquimedes, imagine a seguinte situação: um copo totalmente cheio d’água e uma esfera de chumbo. Se colocarmos a esfera na superfície da água, ela vai afundar e provocar o extravasamento de uma certa quantidade de água.
A força que a água exerce sobre a esfera terá direção vertical, sentido para cima e módulo igual ao do peso da água que foi deslocada.

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Portanto, o valor do empuxo está ligado ao volume externo do sólido mergulhado no líquido, não importando a sua densidade ou o seu peso.
No caso do submarino, quando estiver flutuando na superfície, o seu peso terá a mesma intensidade do empuxo recebido.

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Para que o submarino afunde, devemos aumentar o seu peso, o que se consegue armazenando água em reservatórios adequados em seu interior. Controlando a quantidade de água em seus reservatórios, ajustamos o peso do submarino para o valor desejado.
Para que o submarino volte a flutuar, a água deve ser expulsa de seus reservatórios para reduzir o peso do submarino e fazer com que o empuxo se torne maior que o peso.

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Observe que, estando o submarino totalmente imerso, o volume de água deslocado (volume externo do submarino) será sempre o mesmo, o que faz com que a intensidade do empuxo aplicado pela água E’ se mantenha constante, não importando o valor de seu peso.