Tensão Superficial - copo e prato

Tensão Superficial - copo, prato e moedas

É possível levantar o copo do prato sem que a água saia por causa da 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 com força suficiente para segurar a água entre a borda do copo e a base do prato.

Essa camada elástica é tão resistente que alguns objetos ou seres vivos conseguem ficar sobre a água sem afundar. Importante, o mosquito não está flutuando, repare que as patas do mosquito, da mesma forma que o clipe de papel, estão curvando a água sem romper aquela camada elástica formada pela tensão superficial.
    

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.

Tensão Superficial - copo, prato e moedas

Quanto maior for o tamanho da boca do copo melhor para fazer essa experiência. Uma área maior terá mais água, quanto mais água maior a força da tensão superficial. Se o vidro for grosso, ou seja, se a borda do copo tiver uma área maior também é mais fácil para fazer essa experiência.

Com copo pequeno não funciona. A tensão superficial é pequena e não consegue suportar o peso da água. Lembrando que as moedas vão ocupar o lugar da água, num copo com a boca grande isso vai fazer pouca diferença, mas num copo com boca pequena influência muito.

Quando colocar as moedas pode ser que parte da água saia do copo. Essa água vai ajudar a impedir que mais água saia do copo, só que agora não será por causa da tensão superficial da água, mas por causa da pressão atmosférica.

Tensão Superficial - copo, prato e moedas

Pais
Sempre que possível faça a experiência junto com seu(s) filho(s). Procure explicar o resultado da experiência, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

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, pressão atmosférica, força de adesão da água etc.

Desafio: como passar uma moeda por baixo do copo sem tirar a água.

Solução: erga o copo usando 4 moedas e depois use um pedaço de arame (clipe de papel desdobrado) para empurar a moeda por baixo do copo.

Curiosidade: pingue uma gota de detergente próximo da boca do copo.
    

    
Importante: observe que uma bolha de ar vai entrar no copo e uma certa quantidade de água vai sair.

Perguntas:
Porque uma parte da água sai do copo?
(o detergente diminui a força da tensão superficial e a água escorre pela boca do copo)

Se a força da tensão superficial diminui por causa do detergente porque não sai toda água do copo?
(Depois que uma certa quantidade de água sai do copo repare que ela fica em volta da boca do copo. Essa água mais a força da pressão atmosférica impedem que o resto da água saia do copo)