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Barco com ventilador solidário, desloca-se ou não?

Professor, eu vi uma postagem do CREF mostrando que o barco a vela, com um ventilador acoplado, se movimentaria. A postagem é Um barco a vela pode ser impelido pelo ar soprado sobre as velas por um ventilador instalado no próprio barco?

Isso contradiz o que me foi ensinado quanto ao corpo permanecer em repouso por ter as forças sendo aplicadas dele em nele mesmo, com aquele cansado exemplo de ”você não consegue se puxar, pelos cabelos, para cima. Apenas o seu amigo consegue te puxar” ou ”você, dentro da caixa, não consegue movimentar a caixa empurrando ela de dentro”.

Por que, naquele caso, o carrinho se movimenta? Por que a força resultante não é nula? O ventilador não está solidário ao carrinho? E a vela sendo plana daria o mesmo resultado? Eu lembrei daqueles aerobarcos, e, se existem, é porque realmente funcionam. No caso deles o ventilador também está preso ao barco. Então por que o barco se movimenta sendo o ventilador parte do barco? Acho que a minha confusão está presa naquilo de não haver força resultante porque é o mesmo corpo. Mas como delimitar até onde seria o corpo? Está uma confusão. E, para efeito de vestibular, como as minhas questões que já fiz dessa situação que consideram a força resultante nula, o que eu deveria saber e decidir como escolha?

Grata.

 

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

O primeiro aspecto relevante é que o ventilador solidário ao barco age no ar que por sua vez age sobre a vela do barco. Então existe outro sistema envolvido além do barco com a vela e o ventilador solidário: o ar. Ou seja, o sistema barco com vela e ventilador solidário NÃO é um sistema isolado e portanto, o somatório das forças sobre tal sistema pode NÃO ser nulo.

Para que um corpo ou sistema esteja sob a ação de uma resultante de forças não nula tem que haver no mínimo um outro sistema, externo ao primeiro, lhe exercendo força. Neste caso existe no mínimo um agente externo ao sistema  barco (ou carro) com vela e ventilador solidário e este agente é o ar.

O ar é impulsionado pelo ventilador mas quando se choca com a vela, dependendo da forma da vela e das condições do choque, pode produzir sobre a vela uma força com intensidade maior do que a força que o ventilador lhe aplicou. O limite superior para o impulso dado pelo ar à vela é  duas vezes maior do que o impulso recebido do ventilador pelo ar conforme demonstramos em Um barco a vela pode ser propulsionado por um ventilador solidário ao barco que sopra em sua vela?

A imagem abaixo, retirada do vídeo que fizemos sobre este tema, indica esquematicamente a possibilidade de reversão do fluxo de ar pela vela, ocasionando um efeito importante de impulsionar o carro conforme visto no vídeo Barco a vela com ventilador.

Para que o efeito ocorra de forma importante e perceptível (pois se ele for pequeno outras forças externas como as forças de atrito podem contrabalançá-lo) a vela deve ser capaz de reverter o fluxo de ar incidente sobre ela. Se a vela é plana, o efeito é nulo ou desprezível, isto é, o ar acaba por transferir à vela uma força de igual intensidade mas sentido oposto à força de recuo do ventilador, resultando como caso particular que o barco permaneça em repouso. No vídeo Fan Cart with Sail é demonstrado com uma vela plana que o carro pode ficar estacionado.

Infelizmente há questões de vestibular afirmando incondicionalmente a impossibilidade de um barco à vela ser impulsionado quando o ventilador, solidário ao barco, sopra sobre a vela. No nosso artigo supracitado identificamos algumas questões equivocadas.

Outra postagem sobre propulsão: Propulsão de foguetes no espaço: como é possível o empuxo se não existe atmosfera?

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Comentário no Facebook em 09/04/2018

Leandro DemarchiTinha visto esse vídeo já a muito tempo, realmente eu tinha errado, meu senso comum achou que ficaria parado. Mas seria muito mais proveitoso eu tirar a vela e virar o ventilador para o outro lado, certo??

Fernando Lang da Silveira – Sim , pois o máximo efeito possível é igual ao efeito da retirada da vela e virada do ventilador. Entretanto nem sempre isto é possível. As turbinas do avião não podem ser revertidas e então utiliza-se uma “vela” (placa reversora) para dirigir o fluxo de gás na direção que freia o avião.


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