Levitação - garrafa pet e bolinha

Levitação com garrafa e bolinha de isopor

A bolinha flutua por causa do Princípio de Bernoulli.

Daniel Bernoulli foi um matemático holandês, membro de uma família de talentosos matemáticos, físicos e filósofos. É particularmente lembrado por suas aplicações da matemática à mecânica, especialmente a mecânica de fluidos, e pelo seu trabalho pioneiro em probabilidade e estatística, e o primeiro a entender a pressão atmosférica em termos moleculares. (Fonte: Wikipédia)

O Princípio de Bernoulli afirma que um líquido ou um gás perdem pressão quando a sua velocidade aumenta.

No nosso exemplo, o ar que sai do canudo dá a volta ao redor da bola e continua sua viagem. Enquanto a pressão se mantiver constante na coluna de ar e ao redor da bola, o equilíbrio de forças manterá a bolinha no mesmo lugar (flutuando) evitando que ela se desvie para a esquerda ou para a direita.

1) a bolinha de isopor fica no centro de fluxo de ar que sai do canudo de refrigerante.
2) O ar que circula ao redor da bolinha, de acordo com o Princípio de Bernoulli, vai fazer com que a pressão atmosférica diminua onde ele está circulando.
3) É a menor pressão junto à superfície da bola que impede que ela se afaste do fluxo de ar.
4) Se a bola sofrer pequenos desvios, a diferença de pressão rapidamente fará com que ela volte a posição inicial.

Levitação com garrafa e bolinha de isopor

As bolinhas de isopor, principalmente as menores, costumam ter uma saliência ao redor do centro. O ideal é que a bolinha seja uma esfera perfeita. Use uma lixa de unha para raspar e remover essa saliência no centro.
    

Encha bem os pulmões de ar antes de começar a assoprar.

Não assopre com força porque a bolinha vai ser arremessada para longe ao invés de flutuar acima cone. Assopre devagar até a bolinha começar a subir, aumente a força do assopro gradativamente para fazer com a bolinha suba, depois mantenha essa força de assopro o máximo que você conseguir.

Dependendo da largura do cone (boca da garrafa) a bolinha pode ficar ao lado do canudo, o que significa que o ar (vento) não vai conseguir fazer com que ela suba. Nesse caso você precisa segurar a bolinha com a mão, começar a soprar e então soltar a bolinha logo acima da ponta do canudo.
    

O cone não pode ser muito grande. Se for uma garrafa de Coca Cola corte a boca da garrafa uns dois dedos acima do primeiro anel.

O furo na tampa tem que ser o menor possível. O ideal é que ele tenha o mesmo diâmetro do canudo de refrigerante. Quanto mais justo entrar o canudo por esse furo mais firme ele vai ficar na tampa.
    

Passar cola quente ao redor do furo é ótimo para evitar que o canudo se solte, mas em compensação você não vai conseguir ajustar a altura do canudo e isso vai limitar o instrumento permitindo fazer apenas um tipo de experiência, por exemplo, fazer a bolinha flutuar.

A ponta do canudo não pode ficar muito próxima da boca da garrafa, se isso acontecer a pressão atmosférica vai segurar a bolinha (princípio de Bernoulli) ao invés de fazer com que ela suba e flutue.

Importante: se a ponta ficar muito próxima da boca da garrafa você consegue fazer a segunda experiência (veja o vídeo ou leia a dica abaixo).

Você pode fazer outro tipo de experiência com esse instrumento para mostrar uma das descobertas de Daniel Bernoulli sobre pressão atmosférica.
a) deixe a ponta do canudo próxima da boca da garrafa;
b) vire o cone de cabeça para baixo e segure a bolinha com uma das mãos;
c) segure a bolinha dentro do cone, comece a assoprar com força e solte a bolinha.

O que vai acontecer é que a bolinha vai ficar grudada na boca da garrafa ao invés de cair. Isso acontece porque o ar (vento) vai passar ao redor da bolinha, consequentemente vai diminuir seu peso fazendo com que ela fique grudada na boca da garrafa. É o mesmo princípio responsável por fazer um avião voar.

Levitação com garrafa e bolinha de isopor

Pais
Sempre que possível construa o brinquedo junto com seu(s) filho(s). Explique os detalhes de cada parte da montagem, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.
Esse brinquedo é bom para exercitar os pulmões. Brinque com seus filhos disputando quem consegue manter a bolinha mais tempo no ar, ou quem consegue fazê-la flutuar mais alto.

Professores
Esse brinquedo pode ser utilizado como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Física - quando falar sobre pressão atmosférica, Princípio de Bernoulli, inércia, gravidade etc.
História – quando falar sobre Daniel Bernoulli, Santos Dumont (associar o princípio com a invenção do avião) etc.