Vórtice com corante alimentar

Vórtice com água e corante alimentar

Esse fenômeno é conhecido como “vórtice toroidal”, um vulcão consegue fazer esse vórtice quando expele fumaça, um golfinho também consegue quando está brincando na água.

Um vórtice é formado quando um fluido gira em torno de um ponto central. Redemoinhos e tornados são dois tipos familiares de vórtices em forma de funil (ou vórtices). O nome matemático para uma forma de rosquinha ou anel é “toro”. Então, você acabou de criar um “vórtice toroidal” em miniatura!

Vórtices toroidais ser formam devido a uma combinação complicada de fricção e pressão. O atrito entre a gota de corante alimentar e a água é o que retarda a sua descida. Mas o atrito não é igual em todas as partes da gota. A parte de baixo da gota de corante enfrenta mais resistência que a parte superior, ou seja, a parte de baixo sofre mais atrito com a água. As diferenças de pressão e atrito deformam a gota de corante fazendo com que ela assuma a forma de uma roda, ou de uma “rosquinha”.

A água limpa no interior do anel colorido é chamada de núcleo do vórtice. Você vai notar que os anéis de vórtice são bastante estáveis até desacelerar. Em algum velocidade crítica, o núcleo aumenta muito de repente e o anel se quebra. Os vórtices ainda não são totalmente compreendidos, mas são de particular interesse para os engenheiros aeronáuticos e cientistas de combustão. Uma mudança repentina ou avaria na estrutura dos anéis de um vórtice acima da asa de um avião pode ter efeitos prejudiciais sobre o desempenho da aeronave. Por outro lado, avarias de vórtice no interior de câmaras de combustão são altamente desejáveis porque misturam ar e combustível mais minuciosamente.

Mas os seres humanos não são as únicas criaturas capazes de fazer e desfrutar de anéis de vórtice. Golfinhos podem explodir bolhas de ar fazendo anéis de vórtice espetaculares. Estes anéis não devem ser confundidos com bolhas de ar que algumas baleias e golfinhos fazem para juntar os peixes quando estão caçando. Esses anéis são pequenos “vórtices toroidais” de ar que golfinhos fazem para brincar. Confira no link abaixo para ver fotos deste comportamento!

https://www.youtube.com/watch?v=y9JZ4SubOmw

Mas os maiores anéis de vórtice na Terra não são feitas por golfinhos ou humanos. Vulcões as vezes emitem enormes anéis em forma de vapor e gás de até 200 metros de diâmetro. Como eles são formados ainda é um mistério, mas eles podem voar até 1.000 metros de altura e duram mais de 10 minutos.

Fonte: ABC Science http://www.abc.net.au/science/articles/2008/02/11/2959944.htm

Vórtice com água e corante alimentar

Essa experiência não é nenhum espetáculo, mas é legal para explicar o fenômeno da formação de um vórtice na água.

Depois de colocar a água no copo tem que esperar pelo menos 30 segundos para que a água fique estável, sem movimento.

Esse copo estava sobre a pia da cozinha.

Pingue a gota de corante bem próximo da água. O ideal é pingar a gota de corante 0,5 cm acima da água.

Não é uma experiência fácil de fazer, é melhor deixar vários copos preparados (água descansando), dessa forma você tem mais chances da experiência funcionar.

Você pode colocar uma gota de detergente na água, isso vai diminuir a força da tensão superficial facilitando a entrada do corante na água. Líquidos tem certa resistência para se misturar e isso pode ser o tema para uma aula.

Outra forma de facilitar a entrada do corante na água é molhar a ponta de um palito de dente no corante e misturar na água. A ideia não é colorir a água, é preparar a água para aceitar um corpo estranho.
Se a experiência não deu certo não tem problema, nem é preciso trocar a água. Espere novamente mais 30 segundos para que a água volte a ficar estável e pingue novamente a gota de corante. Não tem importância que a água já esteja colorida.

Vórtice com água e corante alimentar

Pais
Sempre que possível faça uma experiência científica junto com seu(s) filho(s). Explique os detalhes de cada etapa do experimento, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.
Você pode mostrar alguns vídeos no Youtube sobre esse fenômeno. No link abaixo aparecem alguns anéis de vórtice formados por golfinhos, baleias e vulcões.

https://www.youtube.com/watch?v=y9JZ4SubOmw

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para ilustrar uma aula de:
Geografia - quando falar sobre as regiões no planeta que são castigadas por esse fenômeno.
Ciências ou Física – quando falar sobre movimento, pressão atmosférica, energia etc.

Pode-se usar o tema para pesquisas sobre tornados, como, por exemplo:

O tornado gira tanto no sentido horário quanto no anti-horário?
(A direção de rotação que um vórtice adota, sentido horário ou anti-horário, depende da força que o provocou. Em condições autônomas, sofre influência inercial da rotação do planeta (chamado força de Coriolis) faz com que os vórtices naturais do hemisfério norte girem no sentido anti-horário, e os do hemisfério sul no sentido horário.)
Qual região dos Estados Unidos é famosa por causa dos tornados?
(O estado de Oklahoma tem a maior taxa de grandes tornados super destruidores.)
Qual a diferença entre um tornado e um furacão?
(São muitas as diferenças, mas podemos dizer que os tornados se formam tanto em terra quanto na água, os furacões se formam apenas nos oceanos.)