Princípio de Bernoulli
Quando eu era criança, uma maneira de atormentar meus irmãos era com a mangueira de jardim. Este equipamento simples proporcionou horas de diversão para mim, pois eu poderia usá-lo para borrifá-los e encharcá-los com água. Isso não poderia ser conseguido simplesmente segurando a mangueira na direção deles, porque a água só sairia pela extremidade e cairia no chão. Tive de usar meu polegar para bloquear uma parte da abertura da mangueira para fazer a água sair mais rápido.
Com uma idade tão jovem, eu não tinha ideia de quem era Daniel Bernoulli ou por que bloquear parcialmente a extremidade da mangueira fazia a água sair mais rápido. Tudo o que importava para mim era que eu possuía uma arma poderosa em uma peça comum de equipamento de jardim.
Não borrife mais meus irmãos com uma mangueira de jardim, mas agora conheço a física por trás de por que isso foi possível (e muito divertido!). A razão pela qual o jato de água aumentou quando a abertura da mangueira foi bloqueada é porque um fluido aumenta a velocidade quando passa por um espaço mais estreito. A água que sai da mangueira viajou mais rápido quando parte da abertura estava bloqueada, porque estava fluindo por um espaço mais estreito do que quando toda a extremidade da mangueira estava aberta.
Você pode ver a mesma coisa acontecer em rios quando eles mudam de largura. A água que corre pelas regiões mais amplas viaja mais lentamente, mas acelera conforme passa pelas partes mais estreitas. Mas o que você pode não acreditar é que a pressão nessas regiões mais estreitas diminui dentro do fluido conforme a água acelera. Da mesma forma, a pressão no fluido aumenta à medida que a água desacelera nas regiões mais amplas.
Essa descoberta foi feita pelo cientista suíço Daniel Bernoulli e é chamada de princípio de Bernoulli . Bernoulli estudou fluidos em tubos e descobriu que, onde a velocidade de um fluido aumenta, a pressão interna no fluido diminui.
Este não é um conceito fácil de entender. Na verdade, você pode estar pensando que, se a água estiver em um espaço mais apertado, a pressão deve aumentar. Bem, é verdade, mas não a pressão dentro do fluido. O aumento da pressão é sentido por tudo o que está ao redor do fluido. Na verdade, é essa mudança na pressão que realmente faz com que o fluido mude de velocidade, e não o contrário.
Aplicações do Princípio de Bernoulli
Pode ajudar pensar em um fluido viajante em termos de linhas aerodinâmicas . Essas são linhas imaginárias que representam o caminho das partículas de fluido. As linhas aerodinâmicas estão distantes quando a área ao redor do fluido é ampla. Mas quando a área se torna estreita, as linhas de fluxo são empurradas juntas, diminuindo a pressão no fluido e aumentando sua velocidade.
Podemos aplicar a ideia de linhas de fluxo fluidas a todos os tipos de situações. Uma vez que líquidos e gases são fluidos, podemos aplicar o princípio de Bernoulli a coisas como o ar e também a água.
As asas de um avião são um ótimo exemplo desse princípio em ação. As asas dos aviões são projetadas para que o ar flua mais rápido por cima da asa do que por baixo dela. A parte superior da asa tem uma curva maior do que a parte inferior, e essa curva aglomera as linhas de fluxo. Como as linhas de corrente estão mais próximas, há menos pressão no fluido (o ar) acima da asa do que abaixo dela. Como a pressão abaixo da asa é maior, ele cria uma elevação para cima em direção à área de menor pressão, empurrando para cima na parte inferior da asa.
Quando dois semi-caminhões passam um ao lado do outro na rodovia, eles são atraídos um pelo outro por causa desse mesmo tipo de diferença de pressão. À medida que passam um pelo outro, o espaço entre eles cria uma área de baixa pressão porque é bastante estreito. A pressão do lado de fora de cada caminhão é maior do que a área entre eles, então eles são empurrados juntos conforme passam um pelo outro.
Os navios também passam por isso quando se cruzam. A água entre os dois navios está viajando mais rápido do que a água nas laterais externas, criando uma área de baixa pressão entre eles. Na verdade, os navios precisam se afastar uns dos outros quando passam para evitar colidir uns com os outros!
Quando uma tempestade de vento passa, seu telhado tem uma boa chance de ser levantado de sua casa porque, conforme o ar passa por cima, as linhas de água se aglomeram e há uma queda de pressão. A pressão abaixo do teto é maior do que acima dele, proporcionando o mesmo tipo de sustentação que vimos com a asa do avião.
Resumo da lição
Graças a uma importante descoberta de Daniel Bernoulli, podemos entender como a pressão muda dentro de um fluido conforme ele se move através de diferentes espaços. Chamado de princípio de Bernoulli , essa é a ideia de que, onde a velocidade de um fluido aumenta, a pressão no fluido diminui. A velocidade de um fluido aumentará conforme ele se desloca por espaços mais estreitos e diminuirá conforme ele se desloca por espaços mais amplos. O aumento ou diminuição da velocidade é causado por uma mudança de pressão dentro do fluido.
A visualização de simplificações torna esse conceito mais fácil de entender. Essas são linhas imaginárias que representam o caminho das partículas de fluido. À medida que o fluido se move por um espaço mais estreito, as linhas de fluxo são aglomeradas, diminuindo a pressão dentro do fluido e aumentando sua velocidade.
O princípio de Bernoulli pode ser aplicado a muitas situações cotidianas. Por exemplo, esse princípio explica por que as asas de um avião são curvas ao longo do topo e por que os navios precisam se afastar uns dos outros conforme passam. A pressão acima da asa é menor do que abaixo dela, proporcionando sustentação por baixo da asa. A pressão da água nas laterais externas dos navios é maior do que a água que se move mais rapidamente entre eles, que os empurra um contra o outro conforme passam.
Resultados de Aprendizagem
Depois de concluir esta lição, você será capaz de:
- Descreva o Princípio de Bernoulli
- Racionalização de detalhes e como isso afeta o ar ou a água