| É próprio
do homem equivocar-se
Esse
é um provérbio latino. E, realmente, até eminentes homens da ciência
cometeram seus equívocos. Imagine os outros!
Sobre os equívocos científicos citemos três (para começar):
1-
Aristóteles
"Uma pedra cai com determinada velocidade
sob a ação de seu próprio peso. Se colocarmos sobre ela outra pedra
igual, a que se encontra por cima empurrará a debaixo e, como resultado,
a velocidade da debaixo aumentará."
Em outras palavras, os corpos pesados caem
mais depressa que os leves.
2-
Galileu
Até o fim de sua vida Galileu (1564 - 1642)
duvidou da existência da pressão atmosférica. A honra do
'descobrimento' coube a Evangelista Torricelli (1608 - 1647), aluno de
Galileu. Galileu argumentava:
"Sobre certo volume de água --- ou
qualquer outro líquido --- dividido mentalmente em seu interior, atuam
duas forças de sentidos opostos: a força de atração por parte da Terra
(o peso) e a força de empuxo. De acordo com a lei de Arquimedes, essas
forças têm mesma intensidade. Por isso, o volume considerado mantém-se
em equilíbrio, quer dizer, nem emerge nem afunda. Se pode dizer assim,
que água não pesa nada dentro da água. Então, como pode exercer
pressão sobre a capa subjacentes algo que não tem peso?"
Do mesmo modo Galileu argumentava em relação
ao ar, dentro do ar, e assim sendo, por não ter peso não poderia
pressionar as camadas dispostas mais abaixo e, ao fim e ao cabo, a
superfície terrestre.
Nota:
Galileu não duvidava da ponderabilidade do ar, visto que foi o primeiro a
determinar sua densidade (1637).
3-
Um físico
Esqueci o nome do eminente inglês. Como
sabemos, no princípio do século XX os dirigíveis e aeróstatos eram
preenchidos com hidrogênio. Durante as batalhas da Primeira Guerra
Mundial eles se mostravam como fáceis alvos para os projéteis os quais
os levavam à explosão e à destruição do globo com sua tripulação.
Porém, certa vez apareceu sobre Londres um dirigível excepcional;
recebeu vários impactos e nenhuma catástrofe ocorreu. Isso se deveu ao
fato de que, desde o ano de 1918, os alemães passaram a utilizar o hélio
para preencher os dirigíveis.
Quando se soube disso, um eminente físico
inglês disse: "O hélio é duas vezes mais pesado do que o
hidrogênio e, portanto, a força de sustentação sobre o globo deverá
diminuir pela metade."
Final-
Todos os três argumentos citados
acima são falsos, em particular, para o terceiro, sabemos que a força de
sustentação praticamente não é alterada trocando-se hidrogênio por
hélio ou outro gás menos denso que o ar.
Saberia explicar as 'gafes' nos raciocínios
dos três eminentes sábios?
Após
a tradicional 'matutada', clique aqui: gafe 1 ......
gafe2 ........ gafe 3
para ver as falácias.
gafe
1-
Aristóteles supunha que o papel da pedra
colocada por cima se reduzia tão somente em empurrar a debaixo. Na
realidade, ela deve não só (melhor dizendo, não tanto) colocar em
movimento a pedra de baixo como iniciar seu próprio movimento. Em outras
palavras, junto com o aumento (em duas vezes) da força que põe as pedras
em movimento se incrementa, na mesma proporção a massa posta em
movimento, enquanto que a aceleração permanecerá invariável, em plena
concordância com a segunda lei de Newton: a = F/m.
Em
suma, a pedra de cima não exerce ação alguma sobre a pedra de baixo
durante a queda livre. Veja experimentos relativos na Sala
05 - Dinâmica.
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gafe
2-
A força de empuxo se manifesta ao submergir
qualquer corpo em um fluido (líquido ou gás), inclusive nos casos da
água em água ou do ar no ar. Sobre um determinado volume líquido
separado mentalmente para efeito de estudo (estratificado), atuam duas
forças que se equilibram mutuamente. Entretanto, temos que levar em conta
que as forças, segundo a terceira lei de Newton, sempre surgem aos pares.
- O peso daquele volume líquido (força
de atração de toda a Terra sobre aquela massa líquida, é vertical
para baixo)
- tem sua reação aplicada no centro da Terra (é
vertical para cima);
- o empuxo de Arquimedes aplicado sobre aquele
volume líquido (vertical para cima)
- tem sua reação (vertical
para baixo) aplicada no restante do líquido.
Todas essas forças citadas
têm mesma direção (vertical) e mesma intensidade. Desse modo, ainda que
'água em água não pesa nada', esta, apesar de tudo, exerce pressão
sobre a camada subjacente e sobre o fundo do recipiente que a contém.
Esse mesmo raciocínio vale para o ar e justifica a pressão atmosférica.
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gafe
3-
A força de sustentação, Fs, que
surge agindo sobre certo volume, V, de gás aprisionado e mergulhado no ar
é igual à diferença entre o peso do ar deslocado, Par, e o
peso próprio do gás, Pg. [ Fs = Par
- Pg ].
Para
o peso do ar deslocado pelo volume V de gás temos: Par = V.Dar.g
Para o peso do gás contido no volume V temos:
Pg = V.Dg.g
logo, pelo conceito de força de
sustentação, vem: Fs = V.(Dar - Dg).g
(1)
Para
o hélio (He) teremos: Fs = V.(Dar - DHe).g
Para o mesmo volume de hidrogênio (H2)
temos: Fs = V.(Dar - DH2).g
Examinemos
a razão dessas forças de sustentação: FHe/FH2 =
(Dar - DHe)/(Dar - DH2) (2)
Numericamente teremos: FHe/FH2
= (1,29 - 0,178)kg/m3/(1,29 - 0,089)kg/m3 = 0,92 !
Como
se observa, a força de sustentação permanece 'praticamente'
invariável.
Para confrontarmos um gás arbitrário de
densidade Dg , com o hidrogênio, a (2) pode ser escrita
assim:
Fg/FH2
= (Dar - Dg) / (Dar - DH2)
ou Fg = {(FH2.Dar)/(Dar
- DH2)} - [FH2/(Dar - DH2)].Dg
(3)
Indicando-se
a parcela entre chaves por A e o fator entre colchetes por B
teremos: Fg = A - B.Dg (4)
Da
(4) se observa que, rigorosamente, a força de sustentação de um
aeróstato (negligenciando o peso próprio do continente) diminui com o
aumento da densidade do gás que preenche o globo.
Essa anula-se para um gás cuja densidade seja
igual á densidade do ar (veja a (3)).
Por outro lado, supondo a existência de um
gás de densidade zero, veremos que a força de sustentação sobre o
globo será apenas 1,06 vezes maior que no caso do hidrogênio.
Disso decorre que a força de sustentação é
'praticamente'independente do gás utilizado.
Nota:
Uma densidade igual a zero nos leva a pensar no vácuo 'preenchendo' o
globo do aeróstato. Com relação a isso é interessante assinalar que no
ano de 1670 o cientista italiano Francesco Lana (1631 - 1687) propunha
empregar esferas "evacuadas" de paredes delgadas para elevar-se
no ar.
Sem dúvida, o problema básico envolvido na
construção dessas esferas 'de paredes delgadas' é o material empregado.
Tal material, aqui na superfície da Terra,
teria que suportar a pressão externa de 1 atm (1 kgf/cm2)
contra uma pressão interna nula. E isso leva-me a lembrar que um
submarino nada mais é que uma 'bolha de vácuo' a 1000 metros de
profundidade dentro da água!
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