Material necessário: 1 copo de vidro, um pedaço de papel sulfite de 10 cm x 10 cm, água.
-
Verificar a atuação da pressão atmosférica, de baixo para cima, anulando a
força gravitacional que atua sobre a água;
-
Compreender que a pressão atmosférica, ou seja, a força exercida pela atmosfera
supera o peso da água sobre o cartão e impede que a água caia quando se vira o
copo de boca para baixo.
Cuidados: Sugere-se que o
experimento seja feito fora da sala de aula ou na pia de um laboratório de
ciências. Caso seja feito em sala de aula, é interessante realizar o
experimento sobre uma bacia (vasilha), para que não seja derramada água sobre a
carteira ou até mesmo sobre algum aluno ou o professor.
Procedimentos:
a)
Coloque água no copo até que ela transborde;
b)
Em seguida, cubra-o com o pedaço de papel de modo que ele grude nas bordas do
copo;
c)
Observe que não fica nenhuma bolha de ar entre o papel e a água;
d)
Com uma das palmas em cima da folha de papel, vire o copo de boca para baixo;
e)
Em seguida, cuidadosamente, retira-se a mão, soltando o papel;
f)
Diminua a quantidade de água no interior do copo e refaça a experiência.
Questões-problema:
1)
O que ocorre quando é diminuída a quantidade de água no interior do copo?
R:
O papel fica “preso” à boca do copo”, não deixando a água cair, desafiando a
gravidade !
2)
Por que isso acontece?
R: Uma vez que o copo não está completamente cheio de água,
deve-se notar que seu volume é igual ao volume de água + volume de ar existente
do nível da água até a boca do copo.
Quando o papel é pressionado
pela palma da mão contra a boca do copo, um pouco desse ar é expulso. Isto faz
com que o volume efetivo do ar entre o nível da água e a folha de papel
diminua.
Quando o copo é virado, o ar sobe ,
passando a ocupar todo o volume existente entre o nível da água e o fundo do
copo. Nesse processo, o ar sofre uma expansão e a sua pressão diminui, porque
um pouco de água sempre escapa e o papel desce um pouco. Dentro do copo a
pressão fica menor do que a pressão exterior.
Se apenas 1% do ar for expulso pelo
papel no início da operação, a pressão final do ar (após o copo ser virado)
será diminuída de cerca de 100 mmH2O (cerca de 0,01Patm).
No equilíbrio, a pressão da coluna de
água dentro do copo mais a pressão do ar no topo do copo emborcado será igual a
pressão do ar fora do copo e que atua na parte externa do papel, ou seja,: Patm = Par no topo do copo + Pcoluna de água
dentro do copo
3)
O que ocorre com a pressão do ar quando ele sofre
uma expansão (mesmo efeito que acontece com a pressão para altitudes maiores)?
R: Diminui.
4)
Por que o
experimento não funciona com o copo completamente cheio de água?
R: Por que como o ar não sofre expansão
nesse caso, a pressão interna não é menor que a pressão externa.
5)
O que aconteceria se esse experimento fosse
realizado na Lua? Justifique.
R: A água iria cair, pois na Lua não há atmosfera
(patm=0).
Complemento
Com esse experimento deseja-se explorar pressão atmosférica
e diferença de pressão e forças.
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