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Ciência da Mecânica

Olá! Preocupados com o apagão? Que mancada, não é mesmo? A coisa está muito séria. Aqui no Rio, os estoques de velas, pilhas e lampiões, já estão esgotados…. Quem diria, acabamos dependentes das chuvas!

Mas vamos falar sobre Mecânica?
Pensaram na pergunta do mês passado? Gostaram dela? Acho ela interessante, não só pelos emails recebidos, mas também por já ter sido perguntado algumas vezes sobre ela.

De fato, estudantes de ciências de várias idades me perguntam se água entrando em um ralo giraria no sentido anti-horário no hemisfério norte, em contra partida ao sul, onde a água na pia giraria no sentido horário. Ou será ao contrário? O assunto é divertido mesmo. Mas vamos à explicação…

Vou começar dizendo que esta questão é semelhante a uma outra: o que congela mais rápido: água quente ou água fria? Antes que alguém me pergunte, pergunto eu: O que estas questões têm em comum? O leitor mais atento irá responder: ambas questões estão mal formuladas, incompletas. Vejamos.

Que tal fazermos um pequeno experimento?
Pode ser imaginário ou real, tanto faz, mas chegue até uma pia qualquer, feche o ralo e encha-a de água até um nível razoável para evitar transbordamentos. Em seguida, abra o ralo e com a mão, induza uma movimento circular na água, enquanto ela escoa.

Faça isto para qualquer lado, quero dizer, qualquer sentido, mas faça de forma intensa. Se o forçamento tiver sido suficiente para o volume d’água, você observará que a água escoando pelo ralo acabará girando no mesmo sentido imposto por você.

Repita o experimento, tomando agora o cuidado de girar a massa de água no sentido inverso. Você deverá concluir, se o forçamento tiver sido aquele necessário, que novamente a água gira no sentido imposto.

Antes de prosseguir, vamos entender o que aconteceu: a água girou nos dois sentidos, dependendo do forçamento externo. Se isto aconteceu no hemisfério sul, então algo semelhante deverá acontecer no norte. Ou seja, a água pode girar para qualquer lado, em qualquer hemisfério.

Certamente, alguns de vocês poderão argumentar que ninguém falou em provocar o movimento, o que é uma afirmação correta (esta é, na verdade, uma das razões para que a questão seja considerada mal formulada. Acontece que também ninguém disse que não poderia! Viu? A questão está mal formulada.)

Entretanto, na prática, o formato da pia, as correntes de ar sobre a água, as inevitáveis diferenças de temperaturas, a turbulência vinda com a água que é posta a girar nas tubulações com suas curvas, a maneira com que a tampa do ralo é retirada, etc, todos estes fatores podem promover a movimentação circular da água, etc.

Na prática, todos estes efeitos existem, como você irá concluir em dois segundos, e influenciam! Entretanto, como dizem que “onde há fumaça, há fogo”, existe um belo argumento físico por trás da nossa “fumaça”: o efeito de Coriolis (usualmente chamado de força ou de aceleração de Coriolis, o que é errado. Uma força atuando sobre um corpo pode produzir movimento, o que não é o caso de Coriolis). Este efeito é devido à rotação da Terra (bem, de qualquer corpo que esteja girando) que promove a alteração na trajetória de um pacote de matéria (fluida ou não).

Por exemplo, ao ir de avião do Rio à Brasília, o piloto deverá levar em conta o fato que, entre o momento que ele decolou do Rio e o momento que ele aterrisa em Brasília, 90 minutos, acho eu, a Terra terá girado de 0,4 radianos (pouco mais de 11º), fazendo com que Brasília tenha se “mexido” de lugar.

Ou seja, pela rotação da Terra, não basta “apontar” o avião na direção de Brasília, a partir do Rio, para chegar lá. O vôo precisa ser corrigido. O efeito de Coriolis é muito pequeno e há necessidade de um bom volume de água para se manifestar e assim mesmo, em condições super controladas.

Claro, este é um efeito muito pequeno e facilmente mascarado na pia, pelos diversos fatores mencionados. Há algum tempo, pesquisadores do MIT, em Boston, comandados pelo famoso Prof. Shapiro, construíram um tanque circular de pequena altura (um tanque raso!), com grande diâmetro (algo na ordem dos 3 ou 4 metros contra uns 15 cm de altura) e, bastante importante, um furo central.

Encheram-no de água e deixaram-na “descansar” por 48 horas, para eliminar os vórtices provocados pelo enchimento. Em seguida, retiraram a tampa do ralo com “imenso” cuidado e “tarammmmm” (isto significa sons de tambores!): a água girou no sentido “correto” para o hemisfério norte: ou seja, o sentido anti-horário.

Pelo cuidado com o experimento, sabemos que se o mesmo for feito no hemisfério sul, a água irá girar no sentido horário. Aí, vem a pergunta de um milhão de dólares: e no equador? Bem, na linha do equador, o experimento super controlado provavelmente indicaria que a água iria entrar no ralo sem girar! Que tal esta? Fantástico, eu diria.

Bem, o vencedor do mês foi o nosso colega Ariel (arielbeneducci@ig.com.br) que irá receber um curso grátis. Parabéns a ele e também aos outros que tentaram. Para o próximo mês, a pergunta será:
“Vários carros de corrida têm seus motores colocados no centro do carro, e não na frente ou atrás. Por que isto é feito? Para que tipo de pista, este procedimento é vantajoso?
Uma sugestão: pense no momento de inércia do carro com motor central em comparação com um carro com motor nas extremidades! Pensando bem: o que é o momento de inércia? Dê um exemplo de aplicação, na vida prática, onde este “trem” é importante.

Uma questão bônus: “o que congela mais rápido: água quente ou água fria”??????
Lembrem-se: as duas melhores respostas ganham, cada uma, um curso online!
Abraços e até o próximo mês.

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