Física do ensino fundamental · Grades 1–9
5Flutuar e afundar
Solte uma pedrinha numa poça: ela some no fundo. Solte uma folha: ela fica passeando em cima, como um barquinho. A hora do banho, as poças e os lagos fazem todos a mesma pergunta — o que flutua, o que afunda, e será que dá para adivinhar antes de soltar na água?
5.1 Flutua ou afunda?
Definição 5.1 (Flutuar e afundar)
Uma coisa flutua quando a água a segura lá em cima; ela afunda quando desce até o fundo. Uma rolha flutua; uma pedrinha afunda.
Método 5.2 (Um teste de flutuação justo)
- Encha uma bacia grande (ou a pia) com água;
- ponha o objeto na água devagarinho — nada de jogar: um espirro de água pode afundar até quem flutua, por um instante;
- solte por completo e espere enquanto conta até ;
- olhe: quem está em cima flutua, quem está no fundo afundou.
Teste cada objeto do mesmo jeito, para que a comparação seja justa.
Exemplo 5.3 (Experimente: o jogo de separar)
Junte uma rolha, uma moeda, uma colher de plástico, uma colher de metal, uma pedrinha, um lápis e uma folha seca, e teste tudo um por um com o Método 5.2. Flutuam: a rolha, a colher de plástico, o lápis, a folha. Afundam: a moeda, a colher de metal, a pedrinha. Antes de cada teste, diga em voz alta o seu palpite — é isso que os cientistas chamam de previsão, e errar é metade da graça.
5.2 Ser pesado não explica tudo
Muita gente chuta que “as coisas pesadas afundam e as coisas leves flutuam”. A água tem uma surpresa para essa turma.
Exemplo 5.4 (O tronco e a moeda)
Um tronco de árvore caído é pesado demais para você levantar — e mesmo assim ele desce o rio flutuando. Uma moedinha pesa menos que um biscoito — e mesmo assim afunda na hora. Então pesado-ou-leve não pode ser a regra inteira: o tronco enorme flutua enquanto a moedinha minúscula se afoga.
Exemplo 5.5 (O que conta é o material)
Olhe de novo o jogo de separar: a colher de plástico flutuou e a colher de metal afundou, embora tenham o mesmo formato e o mesmo serviço. O que fez a diferença foi o material de que elas são feitas — madeira, cortiça e a maioria dos plásticos são materiais que flutuam; metal, pedra e vidro são materiais que afundam. Uma coisa costuma se comportar como o material dela: madeira flutua, sendo um graveto ou um tronco inteiro.
Observação 5.6 (Uma pitada de mistério)
Por que a madeira flutua e o metal afunda? Essa é uma pergunta de verdade, e a resposta completa é um dos tesouros deste curso — ela precisa de ideias que chegam em anos mais adiante. Por enquanto juntamos boas observações; o “porquê” vai nos encontrar prontos.
5.3 A água empurra de volta
Exemplo 5.7 (Experimente: afunde a bola)
Pegue uma bola que flutua na banheira e empurre-a devagar para debaixo da água com a palma da mão. Sentiu? A água empurra a bola de volta para cima, com mais força quanto mais fundo você empurra — e, se a sua mão escorregar, a bola salta para fora da água. A água não está só deixando os flutuadores ficarem em cima: ela está segurando os flutuadores ativamente, como as suas mãos segurando um bebê.
Exemplo 5.8 (O barco de massinha)
Enrole um pedaço de massinha de modelar até virar uma bola e solte na água: ela afunda — massinha é um material que afunda. Agora pegue o mesmo pedaço e modele uma tigelinha de bordas altas, e ponha com cuidado na água: ela flutua! Mesmo material, mesmo pedaço — só o formato mudou. Um formato largo e oco dá à água mais superfície para empurrar. Esse é o segredo dos grandes navios: metal é um material que afunda, mas um casco de metal tem o formato de uma tigela oca gigante.
5.4 Exercícios
Exercício 5.1 ★
Separe em “flutua” e “afunda”: uma rolha; uma chave; um graveto seco; uma bolinha de gude; um patinho de plástico; uma pedra.
Solução
Solução de Exercício 5.1.
Flutuam: a rolha, o graveto seco, o patinho de plástico. Afundam: a chave, a bolinha de gude, a pedra.
Exercício 5.2 ★
No Método 5.2, por que é preciso pôr o objeto na água com cuidado em vez de jogá-lo lá dentro?
Exercício 5.3 ★
Antes de testar, Nora chuta: “A colher de metal vai flutuar porque colher flutua.” O que aconteceu no jogo de separar? Em vez do serviço que o formato faz, no que Nora deveria olhar: no material ou no nome?
Solução
Solução de Exercício 5.3.
A colher de metal afundou enquanto a colher de plástico flutuou. Nora deveria olhar para o material de que a coisa é feita, e não para o nome nem para o serviço dela.
Exercício 5.4 ★
Dê uma coisa que é pesada e flutua, e uma coisa que é leve e afunda. O que isso mostra sobre o palpite “as coisas pesadas afundam”?
Exercício 5.5 ★
Um graveto flutua. Um tronco inteiro também vai flutuar? Qual exemplo do capítulo ajuda você a responder?
Solução
Solução de Exercício 5.5.
Vai — madeira é um material que flutua, e uma coisa costuma se comportar como o material dela, seja graveto ou tronco. O tronco do Exemplo 5.4 desce o rio flutuando.
Exercício 5.6 ★
Empurre uma bola que flutua para debaixo da água, na banheira, e depois solte. O que você sente enquanto empurra, e o que a bola faz quando você solta?
Solução
Solução de Exercício 5.6.
Enquanto empurra, você sente a água empurrando a bola de volta para cima, com mais força quanto mais fundo ela vai. Quando você solta, a bola salta de volta para a superfície — o empurrão da água ganha.
Exercício 5.7 ★
Os navios são feitos de metal, e metal é um material que afunda. Qual formato salva o navio? Qual experiência do capítulo mostra isso?
Solução
Solução de Exercício 5.7.
O formato de tigela oca: um casco largo, de bordas altas, dá à água mais superfície para empurrar. O barco de massinha do Exemplo 5.8 mostra isso — mesmo material, mas no formato de tigela ele flutua.
Exercício 5.8 ★
Teste na hora do banho: uma garrafa cheia de água e fechada flutua ou afunda? E a mesma garrafa vazia, com a tampa fechada? Diga primeiro os seus palpites e só depois experimente.
Exercício 5.9 ★★
O barquinho de massinha do Leo flutua muito bem — até ele amassar tudo de volta numa bola, e a bola afundar. “A água cansou de segurar”, diz Leo. Dê uma explicação melhor, usando o Exemplo 5.8.
Solução
Solução de Exercício 5.9.
A água nunca cansa. Amassada em bola, a massinha oferece à água só um fundinho redondo e pequeno para empurrar; com formato de barco oco, o mesmo pedaço se espalha e o empurrão da água em todo esse fundo já basta para segurá-lo. Quem mudou foi o formato, não a água.