Tornado e p.atmosférica na garrafa

Tornado e pressão atmosférica na garrafa

O formato de um redemoinho é igual ao de um tornado, que é uma das grandes forças da natureza que pode ser observada com frequência em algumas regiões do planeta, por exemplo, nos Estados Unidos.
    

Se você simplesmente virar a garrafa de cabeça para baixo a água não vai sair da garrafa. Os furos nas duas tampas são muito pequenos, a pressão atmosférica e a força da tensão superficial da água impendem que ela saia da garrafa.
    

Se você agitar a garrafa com movimentos circulares a água vai começar a girar dentro da garrafa. Na parte de baixo da garrafa a água que está girando vai começar a passar através das bordas nos furos nas tampas deixando uma espécie de cano de ar no centro.
    
O formato do redemoinho aparece por causa desse cano de ar no centro com a água girando a sua volta.

Para que a água saia da garrafa é necessário que o ar entre e ocupe seu lugar. Quando colocamos um canudo de refrigerante através dos furos nas tampas a pressão atmosférica consegue empurrar o ar para dentro da garrafa que consequentemente empurra a água para fora da garrafa.

Curiosidade: vórtices são movimentos espirais ao redor de um centro de rotação. Girando a garrafa em um movimento circular cria-se um vórtice na água. A água girando em torno do centro do vórtice é o que permite visualizar o redemoinho.

Vórtices são encontrados nos mais diversos locais da natureza, como correntes circulares de água (vaso sanitário), quando se mexe uma xícara de café, furacões, tornados ou efeitos de ponta de asa. Este último é muito estudado pela indústria aeronáutica para testes em aviões. (fonte: wikipedia)
    

Tornado e pressão atmosférica na garrafa

Cuidado: essa atividade usa cola quente e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal ou cola rápida (supercola) que são fáceis de encontrar e colam quase tudo.

Não remova o plástico na parte de dentro da tampa, ele é importante para (vedar) impedir que água escorra pela boca da garrafa quando essa está fechada com a tampa.

O funil é importante para economizar (reaproveitar) a água.
    

O ideal é que o furo nas tampas tenha 0.9 cm de diâmetro.
    
O furo nas tampas não pode ser muito pequeno porque não será possível fazer o "tornado", mas também não pode ser muito grande porque a força da tensão superficial e a pressão atmosférica não vão conseguir segurar a água dentro da garrafa.

Talvez você tenha que usar uma tesoura com a ponta mais grossa para aumentar o tamanho do furo nas tampas.
    

O canudo de refrigerante não pode ser muito fino porque a força de adesão da água não vai deixar o ar passar pelo canudo para entrar na garrafa.
       

Faça a atividade deixando a água cair dentro de um recipiente. Dessa forma é possível repetir a experiência diversas vezes sem desperdiçar água.

Quanto maior a garrafa mais legal é o efeito visual. O problema de garrafas grandes é se as crianças não vão conseguir segurá-las.

Tornado e pressão atmosférica na garrafa

Cuidado: essa atividade usa cola quente e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal ou cola rápida (supercola) que são fáceis de encontrar e colam quase tudo.

Pais
Sempre que possível monte um brinquedo ou faça uma experiência científica junto com seu(s) filho(s). Explique os detalhes de cada parte da montagem e como as coisas funcionam porque isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Esse experimento pode ser utilizado como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou 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 tensão superficial da água, pressão atmosférica, energia, etc.

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

1) O tornado gira tanto no sentido horário quanto no anti-horário?
R) 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.

2) Qual região dos Estados Unidos é famosa por causa dos tornados?
R) O estado de Oklahoma tem a maior taxa de grandes tornados super destruidores.

3) Qual a diferença entre um tornado e um furacão?
R) 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.

Experiências legais para fazer com os alunos:

1) Use um canudo de refrigerante bem fino e faça os alunos discutirem porque ele não funciona.
R) Se o canudo for muito fino a força de adesão da água vai fazer com ela grude nas paredes do canudo impedindo que o ar passe através dele.

2) Quando colocar o canudo dentro da garrafa feche a outra ponta com um dedo e pergunte para os alunos: porque nesse caso a água para de sair da garrafa.
R) Se o ar não entrar na garrafa a água não consegue sair. É uma troca de elementos.

3) Quando colocar o canudo dentro da garrafa deixe a outra ponta próxima do fundo do recipiente para que ela encoste na água. Depois pergunte aos alunos: porque, nesse caso, a água para de sair da garrafa.
R) Se a ponta do canudo estiver encostada na água (dentro do recipiente) não tem como o ar entrar através dele para ir até a garrafa. Se o ar não entrar na garrafa a água não consegue sair. É uma troca de elementos.