Física do ensino fundamental · Grades 1–9
36Pressão do ar e o tempo
Você mora no fundo de um oceano — um oceano de ar, com centenas de quilômetros de profundidade, e o peso inteiro dele descansando sobre os seus ombros. Por que ele não esmaga você? Por que você nem sequer o sente? E o que tudo isso tem a ver com o tempo de amanhã? O ar, o nosso velho amigo invisível, ainda tem um grande segredo para entregar.
36.1 O ar tem peso
Exemplo 36.1 (Pesando o invisível)
Uma bola de futebol bem cheia é posta numa balança de pratos precisa e equilibrada exatamente. Depois a válvula dela é aberta e o ar extra escapa chiando — mesma bola, mesma válvula, tudo igual, menos um pouco de ar. De volta à balança: a bola murcha está mais leve. A diferença é o peso do ar que escapou. O ar é material, o material tem massa, e a massa é puxada para baixo pela Terra: o oceano acima de nós é pesado.
Definição 36.2 (A atmosfera e a sua pressão)
A atmosfera é a camada profunda de ar enrolada em torno da Terra inteira. O peso dela aperta o ar lá embaixo — onde moramos — e ar apertado empurra com força toda superfície em que encosta. Esse empurrão se chama pressão atmosférica.
Proposição 36.3 (O empurrão de todos os lados)
A pressão atmosférica empurra toda superfície de todas as direções — para baixo nas mesas, de lado nas paredes e até para cima nos tetos e nas palmas das mãos. E ela é possante: numa área do tamanho da sua palma, o ar empurra com mais ou menos a força do peso de uma mala grande e cheia. Nunca percebemos porque os empurrões chegam equilibrados: o ar dentro de nós e atrás de cada superfície empurra de volta com a mesma força.
Método 36.4 (O cartão que segura a água)
O empurrão para cima do ar, pego em flagrante (faça sobre a pia):
- encha um copo de água até a boca;
- ponha um cartão rígido e liso deitado em cima, encostando na água em toda a volta;
- segure o cartão no lugar, vire o copo exatamente de cabeça para baixo e solte o cartão com cuidado.
O cartão fica — segurando o copo cheio inteiro. O peso da água empurra o cartão para baixo, mas a atmosfera empurra o cartão para cima com mais força ainda. Você acabou de ver o empurrão de mala vindo de baixo.
36.2 Máquinas movidas pela atmosfera
Exemplo 36.5 (O canudinho)
Você acha que puxa o suco pelo canudinho. Na verdade, não dá para puxar um líquido de jeito nenhum — tente puxar água com os dedos! O que você faz de verdade é sugar o ar de dentro do canudinho. Sem o ar lá dentro, a atmosfera, que empurra a superfície do suco no copo, empurra o suco para cima pelo canudinho vazio até a sua boca. Cada gole é a atmosfera fazendo o levantamento; você só abre a estrada.
Exemplo 36.6 (Ventosas e garrafas amassadas)
A ventosa de borracha do gancho do banheiro é apertada contra os azulejos, espremendo o ar para fora de baixo dela: agora a atmosfera empurra a ventosa contra a parede sem nada empurrando de volta por trás — ela fica presa pelo próprio céu. E rosqueie a tampa numa garrafa plástica vazia no alto de uma montanha e depois desça para o vale: a garrafa amassa como se fosse espremida por uma mão fantasma. Há mais ar empurrando por fora do que o ar rarefeito da montanha lacrado por dentro — a atmosfera ganha, e a garrafa dobra.
Exemplo 36.7 (Mais rarefeito com a altura)
Suba, e você deixa uma parte do oceano abaixo de você: menos ar por cima quer dizer um empurrão mais fraco. Os seus ouvidos estalam num teleférico rápido, conforme a pressão externa muda; os montanhistas ficam ofegantes num ar que ficou rarefeito. E aqui o mistério do chá da montanha, do ano passado, se rende: com a atmosfera apertando menos a água, a fervura vem mais fácil — a água nos grandes picos ferve bem abaixo de , fria demais para um chá decente.
36.3 O barômetro e o tempo
Definição 36.8 (Barômetro)
Um barômetro é o instrumento que mede a pressão atmosférica — mais um membro da nossa família de juízes honestos, ao lado do termômetro e da balança. O ponteiro dele sobe quando a atmosfera acima aperta com mais força, e desce quando o aperto afrouxa.
Proposição 36.9 (A pressão fala do amanhã)
A pressão da atmosfera é inquieta: ar pesado, descendo, traz céu calmo e limpo; ar leve, subindo, chama nuvens e chuva. Então o barômetro é um adivinho de tipo modesto e honesto: pressão estável ou subindo promete tempo bom; pressão caindo avisa que vêm nuvens; uma queda rápida quer dizer que uma tempestade pode estar a caminho.
Observação 36.10 (O A e o B do mapa do tempo)
O boletim do tempo de hoje à noite vai mostrar grandes redemoinhos marcados com A e B: regiões de alta e de baixa pressão andando pelo mapa como baleias lentas. O ar despeja sem parar das regiões pesadas de alta pressão na direção das regiões leves de baixa pressão — e esse despejo é o vento. Um capítulo, três velhos conhecidos explicados: a previsão do barômetro, a origem do vento e o motivo pelo qual os seus ouvidos sabem quando o tempo está prestes a virar.
36.4 Exercícios
Exercício 36.1 ★
Como a experiência da bola de futebol mostra que o ar tem peso? O que exatamente é comparado?
Exercício 36.2 ★
O que é a pressão atmosférica, e de onde ela vem? Em que direções ela empurra?
Exercício 36.3 ★
A atmosfera aperta a sua palma com mais ou menos a força do peso de uma mala cheia — e mesmo assim você não sente nada. Por quê?
Exercício 36.4 ★
No truque do cartão, dois empurrões brigam pelo cartão. Diga quais são e qual deles ganha.
Exercício 36.5 ★
“Eu puxo o suco pelo canudinho.” Corrija essa frase: o que você tira de verdade, e quem faz o levantamento?
Exercício 36.6 ★
Por que uma ventosa gruda nos azulejos? O que foi espremido para fora, e o que segura a ventosa?
Exercício 36.7 ★
O que acontece com a pressão atmosférica conforme você sobe uma montanha, e por quê? Dê dois sinais disso que um viajante consegue notar.
Exercício 36.8 ★
O que um barômetro mede? O seu barômetro está caindo depressa desde o café da manhã — o que os planos de piquenique devem esperar?
Solução
Solução de Exercício 36.8.
O empurrão da atmosfera — a pressão atmosférica. Uma queda rápida avisa que vem tempestade: leve o piquenique para dentro de casa.
Exercício 36.9 ★★
A garrafa lacrada amassou na descida da montanha. Explique o amassado com os empurrões de dentro e de fora — e preveja: o que aconteceria com uma garrafa lacrada no vale e levada para cima?
Solução
Solução de Exercício 36.9.
Lacrada no pico, a garrafa guardou por dentro o ar rarefeito da montanha; no vale, o empurrão de fora ficou mais forte que o empurrão preso lá dentro, e a garrafa dobrou. No caminho contrário, uma garrafa lacrada no vale guarda ar forte por dentro enquanto o empurrão de fora enfraquece com a altura: a garrafa incha esticada — e um pacote de salgadinho lacrado faz o mesmo em toda subida de montanha.
Exercício 36.10 ★★
De onde vem o vento, segundo os redemoinhos A e B do mapa do tempo? Ligue isso à definição mais antiga deste livro: vento é ar em movimento — movido por quê?
Solução
Solução de Exercício 36.10.
O ar despeja sem parar das regiões pesadas de alta pressão na direção das regiões leves de baixa pressão, e esse despejo é o vento. Assim a velha definição se completa: vento é ar em movimento — movido por diferenças de pressão atmosférica.
Exercício 36.11 ★★
Os montanhistas reclamam que, nos grandes picos, o chá nunca fica forte e o macarrão continua duro por mais que ferva. Junte a explicação inteira, atravessando dois anos: o que a atmosfera rarefeita faz com o ponto de ebulição, e por que ferver por mais tempo não adianta? (Duas proposições, uma delas do ano passado, encerram este caso.)
Solução
Solução de Exercício 36.11.
Com a altura, o empurrão da atmosfera sobre a água enfraquece, então a fervura vem mais fácil: o ponto de ebulição escorrega para bem abaixo de . E, pela lei do patamar, a água fervendo nunca consegue subir além do ponto de ebulição dela — chama a mais só produz vapor. Ou seja: a água no alto do pico ferve fria e fica presa nisso: chá fraco, macarrão duro, física satisfeita.