Pressão atmosférica - compressor 04

Compressor pressão atmosférica, Princípio Bernoulli

De forma simples podemos dizer que a água sobe pelo canudo pelo mesmo motivo que um avião consegue voar.

Observe o formato da asa de um avião, repare como a asa é achatada na parte de baixo e curvada na parte de cima.

Vento na asa de um avião.

Quando o avião começa a se movimentar o ar passa de forma diferente entre a parte de cima e a parte de baixo da asa, ou seja, o ar passa em maior quantidade na parte de cima fazendo com que a pressão atmosférica seja menor na parte de cima e maior na parte de baixo.
Como a pressão é menor na parte de cima o avião fica mais leve, como é maior na parte de baixo o avião é empurrado para cima. Essas duas reações em conjunto geram uma força chamada “sustentação”, e é ela a grande responsável por permitir que um avião voe.

Quanto a nossa experiência, é praticamente a mesma coisa. Ao assoprar o canudo na horizontal estamos diminuindo a pressão atmosférica no topo do canudo que está na vertical. É por esse motivo a água é forçada para cima.

Uma explicação mais científica e detalhada pode ser obtida com base no princípio de Bernoulli e nos conceitos de pressão hidrostática, pressão cinética e pressão hidrodinâmica total. (fonte: www.pontociencia.org.br)

A pressão hidrostática é a pressão que um fluido exerce sobre a superfície de um objeto em todas as direções e sentidos. Quando o fluido é posto em movimento, surge um novo tipo de pressão, chamada pressão cinética. Ela corresponde à pressão exercida pelo fluido sobre a superfície de um objeto posto à frente do fluxo de escoamento.

A soma dessas duas pressões é chamada pressão hidrodinâmica total.

O princípio de Bernoulli diz que quanto maior a velocidade de um fluido, menor será a pressão hidrostática na direção perpendicular à direção do fluxo.

Nessa experiência, quando assopramos o canudo na horizontal criamos um fluxo de ar tangente à extremidade superior do canudo na vertical e a pressão hidrostática no interior do canudo diminui.

Como a pressão que atua na superfície do líquido situado fora do canudinho é maior (pressão atmosférica), o líquido é forçado a subir pelo interior do canudo. Ao chegar ao topo do canudo, o fluxo de ar dispersa o líquido criando um spray. (fonte: www.pontociencia.org.br)
    

Compressor pressão atmosférica, Princípio Bernoulli

A ponta do canudo na parte de cima precisa ficar com metade do diâmetro aberta. Você cortar pedaços pequenos na ponta do canudo para ajustar essa distância.
    

Tanto faz cortar a ponta do canudo maior ou do canudo menor. O importante é que a ponta do canudo maior, que vai ficar na posição horizontal, fique metade dentro da ponta do canudo menor.
    

O ângulo dos canudos é muito importante. Para que a atividade funcione o ângulo precisa se maior que 90^o graus. Se for igual ou menor que um ângulo reto (90^o graus) ao assoprar você fazer bolhas de ar copo ao invés de fazer a água subir pelo canudo.

ângulo reto 90^o graus - provavelmente não vai funcionar

    
ângulo +90^o graus - não vai funcionar     ângulo -90^o graus - vai funcionar

Peça para criança obeservar como a água sobe pelo canudo na vertical quando alguém está assoprando o canudo na horizontal. Aproveite para explicar o Princípio de Bernoulli e porque os aviões conseguem voar mesmo sendo muito mais pesados que o ar.
    

Colocar uma folha de papel na frente dos canudos. Isso ajuda a ver melhor o jato de água.
    

Compressor pressão atmosférica, Princípio Bernoulli

Pais
Sempre que possível faça uma experiência junto com seu(s) filho(s). A experiência científica é pura mágica para os olhos de uma criança, aproveite a oportunidade e explique “por que” e “como” essas coisas acontecem. Tenha certeza que 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
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Ciências ou Física – pressão atmosférica, pressão hidrostática, pressão cinética, Princípio de Bernoulli, etc.

Faça outras experiências

Peça para as crianças segurarem os canudos formando um ângulo reto ou maior que 90^o graus. (o ar vai descer pelo canudo e fazer bolhas de ar dentro do copo com água). Veja se elas conseguem deduzir porque isso acontece.

para que o compressor funcione o ângulo dos canudos precisa ser menor que 90^o graus.

Ao invés de um copo use uma garrafa pet, mas nesse caso não corte o canudo que vai dentro da garrafa, use um canudo inteiro.
Deixe a água apenas no fundo da garrafa para as crianças observarem como ela sobe pelo canudo conforme assopramos. Se estiver muito difícil você pode ir aumentando gradualmente o nível da água na garrafa.

Tente usar canudos com espessuras diferentes para que as crianças testem se a experiência funciona melhor ou pior.

Essa atividade é ideal para as crianças pequenas que não conseguem equilibrar um canudo sobre o outro. Para crianças maiores o corte no canudo é dispensável.

Faça o corte no canudo que vai ficar dentro do copo. Dessa forma, se for fazer a experiência com várias crianças (higiene, não passar o canudo de boca em boca) não será necessário ficar cortando o canudo que cada uma vai usar.

Uma ideia é jogar o spray de água contra a luz do sol para ver um arco-íris. Importante, o sol precisa estar atrás do observador e o spray de água na frente do observador.