Ludiões (Furukawa)

Descrição

O “ludião” ou “diabrete de Arquimedes” ou “demônio de Dalton” é um experimento simples que demonstra o princípio de funcionamento de um submarino.

Por que, ao apertarmos a garrafa de plástico cheia de água, o “ludião” que está em seu interior, desce?

As forças que agem sobre ele são o Peso (para baixo) e o Empuxo (para cima). A força Peso é igual a massa da ampola de vidro vezes a aceleração da gravidade (P=m.g). O Empuxo é igual ao Peso do líquido deslocado pelo “ludião”, ou seja, quanto mais líquido deslocar, maior será o Empuxo.

No caso do “ludião”, como existe uma pequena bolha de ar em seu interior deslocando uma certa quantidade de água, existe uma força de empuxo que pode superar a força Peso, fazendo o “ludião” flutuar. No entanto, se a bolha de ar for pequena demais, o Empuxo poderá ser menor que a força Peso, fazendo o “ludião” afundar.

Se o Empuxo é ligeiramente maior que a força Peso (o “ludião” flutuando), apertando-se a garrafa, o “ludião” irá afundar pois, quando apertamos a garrafa, aumentamos a pressão em seu interior e diminuímos o tamanho da bolha, diminuindo o Empuxo. Quando paramos de apertar a garrafa, a bolha de ar do “ludião” volta ao tamanho inicial e o Empuxo aumenta novamente, fazendo-o flutuar.

Instruções para colocar o “ludião” dentro da garrafa:

Encha totalmente com água, uma garrafa plástica descartável de refrigerante. Em seguida, encha um copo com água para preparar o “ludião”, antes de colocá-lo dentro da garrafa.

Pegue o “ludião” e encha-o totalmente com água. Depois, segure o “ludião” com a parte aberta para baixo e com cuidado, agite-o, retirando a água de seu interior, aos poucos, até formar uma pequena bolha. Experimente colocá-lo dentro do copo d’água. Caso afunde, tire um pouco mais de água. Quando ele estiver flutuando, coloque-o dentro da garrafa d’água e tampe. Aperte a garrafa e veja se o “ludião” afunda, e ao soltar veja se ele flutua novamente.

No caso do “ludião” estar flutuando e ele não afundar quando apertamos, significa que a bolha de ar está muito grande, e o Empuxo está muito maior que o Peso. Por outro lado, se ao apertarmos a garrafa o “ludião” afunda e não volta mais à flutuar, significa que é necessário aumentar o tamanho da bolha de ar, retirando mais água.

Portanto, é necessária uma boa regulagem no tamanho da bolha de ar do interior do “ludião”, antes de colocá-lo dentro da garrafa.

Conceitos e Princípios Físicos Abordados

Densidade, pressão, princípio de Pascal e empuxo/princípio de Arquimedes.

Material Utilizado

Ludião feito em vidro borossilicato
Garrafa PET com água

Equipamento doado por Claudio Hiroyuki Furukawa para o Laboratório de Demonstrações da UFPA.

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