Conteúdos
Empuxo
Objetivos
Introduzir o conceito de empuxo a partir dos conceitos de peso e densidade
1ª Etapa: Observação de experimento
Os alunos, em grupos, devem colocar refrigerante (de preferência transparente, como soda limonada) em um copo. Depois, devem jogar no copo algumas uvas-passa e observar. (Eles afundarão, depois flutuarão, afundarão novamente, ficando nesse vai-e-vem durante muitos minutos.) Os alunos devem levantar hipóteses para o fenômeno observado.
Caso não haja a possibilidade de realizar o experimento em sala, pode-se alternativamente passar o vídeo “passas dançantes”.
As hipóteses devem ser compartilhadas e, com a intervenção do professor, as hipóteses devem ser ou não ratificadas. Nesse primeiro momento espera-se que os alunos falem em densidade, mas não em empuxo (a menos que tal conceito já tenha sido apresentado anteriormente).
Eis o que de fato ocorre: as uvas-passa, em um primeiro momento afundam. Bolhas de gás começam a aderir a sua superfície, até que o conjunto uva-passa+bolhas torna-se menos denso que o líquido sobe. Ao chegar na superfície, as bolhas de gás são liberadas para o ambiente, e aí a uva-passa afunda novamente.
2ª Etapa: Conceito de empuxo
Primeiramente os alunos devem fazer uma lista de materiais que afundam e que flutuam na água. É provável que, ao serem indagados sobre os motivos que os fazem flutuar ou afundar é a menor ou maior densidade quando comparada com a da água. O professor devem então perguntar-lhes se sentem-se mais “leves” na água e a resposta deve ser positiva. A força peso de origem gravitacional é que faz nos sentirmos “pesados”, então quando estamos na água há uma força de sentido oposto à força peso, que é o empuxo. Então o professor deve indagar: qual é a origem do empuxo? De que ele depende?
Para responder a essas questões, o professor pode utilizar as simulações já citadas acima.
O empuxo deve, então, ser definido em termos da densidade do objeto, do volume imerso e da aceleração da gravidade. É importante que tal definição tenha como ponto de partida a equivalência entre o empuxo e o peso do fluido deslocado.
3ª Etapa: Por que o navio flutua?
Nas etapas anteriores já foram discutidos os conceitos de densidade e de empuxo. Na prática, como é possível um objeto feito de material cuja densidade é maior que a da água flutuar? Como empuxo e densidade estão relacionados a esse fato? Essas perguntas devem ser respondidas pelos alunos para que expliquem como o navio flutua. Se necessário ou desejado, o professor deve mostrar-lhes que um pote de vidro vazio flutua na água. Mas se for preenchido com água, ele afundará. A partir daí uma analogia com o caso do navio pode ser feita.
Caso na etapa 1 a explicação do movimento das uva-passas não tenha ficado muito precisa, é hora de retomá-la como fechamento da sequência.
Materiais Relacionados
Todo mundo sabe que um objeto de isopor boia sobre a água, enquanto uma rocha ou um objeto metálico maciço afunda. Mas como um navio, feito majoritariamente de metal, é capaz de boiar mesmo levando tanta carga? Essa é uma pergunta para a qual nem todos têm uma resposta. Este roteiro, ao introduzir o conceito de empuxo, poderá auxiliar os alunos a responder essa e outras tantas questões.
Reveja conceitos sobre densidade e empuxo:
• Princípio de Arquimedes
• É Tempo de Química! Empuxo
• Determinação da densidade de sólidos pelo método de Arquimedes
• A Física nas Embarcações
Simule em:
• Empuxo
• Empuxo
• Consulte o vídeo “Passas Dançantes”