Como flutuam os veleiros

A flutuação depende de duas coisas: deslocamento e densidade. O Princípio de Arquimedes, que explica o conceito de flutuação, estipula que, a fim de que um objeto flutue, ele deve deslocar um volume de água equivalente ao seu peso. À medida que o peso do veleiro pressiona para baixo e força o deslocamento da água sob o barco, uma força ascensional equivalente a esse peso sustenta a embarcação.

 

É nesse ponto que a densidade interfere. Para deslocar água suficiente para que se mantenha à tona, sem afundar, um barco precisa ter uma densidade média inferior à da água. Por isso, o casco do barco é oco. Quer feito de concreto ou fibra de vidro, um barco tem densidade inferior à da água. Pense nisso: caso você coloque uma bola de basquete e uma bola de boliche em uma piscina, a bola de basquete, cheia de ar, terá densidade muito inferior à da água, e por isso flutuará. A bola sólida de boliche, por outro lado, afundará imediatamente. É por isso que qualquer coisa, de um pequeno veleiro a um  porta-aviões, tem a capacidade de se manter na superfície.

A área superficial também ajuda a manter um barco à tona. Área superficial mais ampla propicia a um objeto chance melhor de deslocar água suficiente para compensar seu peso. Por exemplo, uma pequena bola de barro provavelmente afundará antes que desloque água suficiente para compensar seu peso. Mas caso você molde o barro em um formato plano, como uma panqueca fina, haverá mais área superficial para que o peso seja distribuído e desloque água, de modo que a peça flutuará. Para mais informações sobre a maneira exata pela qual um navio de aço consegue flutuar, leia Como barcos feitos de aço conseguem flutuar na água, mas uma barra de aço afunda?.

Agora que sabemos de que maneira os veleiros conseguem flutuar, poderemos aprender como eles deslizam velozmente pela água.

À tona ou no fundo

Para pesquisar a flutuação em casa, tente essa experiência escolar comum [fonte:Vawter]. Você precisará de uma lata de refrigerante diet e de uma lata de refrigerante normal. Encha a pia de água e posicione as latas na água verticalmente. Você perceberá que o refrigerante diet flutua e que o normal afunda. Por que isso acontece, já que as duas latas têm o mesmo tamanho, são feitas da mesma coisa e contêm o mesmo volume de líquido?

Simples. Basta observar os fatos nutricionais. Uma lata de refrigerante comum contém em média 40 gramas, ou 20 colheres de chá de açúcar, o que aumenta sua densidade média. O refrigerante diet contém apenas adoçantes artificiais. Estes são muito mais concentrados que o açúcar, de modo que o volume necessário para adoçar uma lata é muito menor. Como resultado, a densidade do refrigerante diet é menor que a do comum. Essa densidade inferior permite que o refrigerante diet flutue.