Efeito Menisco - tampa teimosa

Tampa teimosa - tensão superficial

Isso acontece por causa de um efeito chamado “menisco”.

Quando a água está dentro de um copo sua superfície é quase plana. Dizemos quase porque ela fica ligeiramente curvada para cima nas paredes internas do copo, essa forma côncava é chamada de “menisco”.

O menisco é um efeito que acontece porque a atração das moléculas da água é mais forte nas paredes do copo. Como a força de atração nas paredes do copo é maior do que no centro, essa força puxa tudo que estiver na superfície da água para as bordas do copo.
   

Da mesma forma que acontece na borda do copo, o “menisco” também se forma na parede da tampa de garrafa. Conforme a tampa se aproxima da borda do copo, maior é à força de atração entre os dois “meniscos”. Dessa forma, a tensão superficial de um lado da tampa atua quase na horizontal (+ forte), mas no outro lado a força ainda atua diagonalmente para baixo (+ fraca). É por esse motivo que a tampa é atraída para as paredes do copo.

Quando a água ultrapassa a borda do copo, o “menisco” se curva na direção oposta e a força de atração das moléculas passa a ser mais forte no centro do copo. É por esse motivo que se você mover a tampa da garrafa para a borda do copo ela vai voltar para o centro.
   

Mas, o que é a tensão superficial?

Tensão superficial é um efeito que acontece na camada superficial de um líquido, no nosso exemplo a água. Esse efeito cria uma camada elástica na superfície dos líquidos fazendo com que alguns objetos ou seres vivos consigam ficar sobre a água sem afundar. Importante, o mosquito não está flutuando, repare que as patas estão curvando a água sem romper aquela camada elástica formada pela tensão superficial.
 
Origem: selbst fotografiert von Markus Gayda - autor: Markus Gayda

Esse efeito ocorre porque as moléculas no interior de um líquido são atraídas umas pelas outras em todas as direções.

           
A água é formada juntando 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio. Esses 3 átomos, quando estão juntos, formam a molécula da água – H₂O.

Existe uma brincadeira chamada cabo de guerra, é quando duas ou mais pessoas puxam as pontas de uma corda para disputar quem é mais forte. Mas, se as pessoas possuírem forças iguais, nenhuma das duas vai sair do lugar porque a força nas duas pontas da corda se anula.

É isso que acontece no interior dos líquidos. As moléculas são atraídas umas pelas outras em todas as direções, e isso faz com que a força de atração seja anulada.

Acontece que na superfície dos líquidos as moléculas são atraídas para baixo e para os lados, mas não para cima. É essa força de atração que cria uma camada elástica capaz de suportar o peso de alguns objetos e insetos.

Lembre: isso é diferente de flutuar. Se você jogar um pedaço de madeira na água ela vai flutuar, mas se você jogar um clipe na água ele vai afundar. O clipe só não afunda se tiver o peso certo, o formato certo e se for colocado sobre a água da forma certa.

Tampa teimosa - tensão superficial

Ao invés da tampa de garrafa pode-se usar uma bolinha de plástico (ping pong), ou recortar um círculo de papelão. O importante para fazer essa experiência é que o objeto seja circular.

O “menisco” é um efeito muito curioso da tensão superficial. Fazer uma brincadeira, como, por exemplo, desafiar as pessoas (crianças) a colocar e manter um objeto circular no centro de um copo com água é uma forma interessante de ativar a curiosidade (e a atenção) para explicar esse fenômeno da física.

Tampa teimosa - tensão superficial

Pais
Sempre que possível faça a experiência ou brincadeira junto com seu(s) filho(s). Explique os detalhes de cada etapa ou o resultado da experiência, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.
Essa experiência é excelente para aguçar a curiosidade da criança e aproveitar a oportunidade para explicar um fenômeno da física.

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Ciências – para explicar o que é uma molécula, átomo, água, como se formam as gotas de água, etc.
Física - quando falar sobre a tensão superficial dos líquidos, flutuação na água, densidade dos corpos, membranas, equilíbrio de forças, etc.