Por que os navios flutuam? Como a ciência explica a navegação

Apesar de comuns há séculos nos mares de todo o mundo, grandes embarcações ainda podem ser um mistério para algumas pessoas. Diante de construções tão grandiosas, fica uma questão: por que os navios flutuam?

A resposta é mais simples do que parece e foi desvendada há séculos por navegantes e engenheiros que precisam de soluções para a exploração marítima. Em resumo, ela pode ser respondida com a ajuda de dois conceitos.

Sendo assim, vamos entender um pouco mais sobre densidade e Princípio de Arquimedes, para saciar a dúvida.

Densidade

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A densidade é um confeito definido a partir da relação de massa por unidade de volume de qualquer substância. Sendo assim, para que um objeto consiga flutuar, como os navios, é preciso que a massa esteja distribuída por um grande volume.

Isso porque quanto mais distribuição de massa houver, menos denso o objeto será. Ou seja, de forma simples a resposta para “por que os navios flutuam?” é: porque sua densidade média é menor que da água.

Uma vez que boa parte do interior dos navios é composta de ar, mesmo que ele tenha compostos pesados de aço, ainda é capaz de flutuar.

O mesmo princípio pode ser percebido ao comparar um prego com uma prancha de isopor, por exemplo. Ainda que o prego seja mais leve, ele afunda por conta da alta densidade, em comparação com a baixa densidade do isopor.

Princípio de Arquimedes

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Brasil Escola

Arquimedes foi um matemático, engenheiro, físico, inventor e astrônomo grego que viveu no século III a.C. Entre suas pesquisas, ele apresentou um princípio que pode ser descrito como:

“Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força (empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.”

Ou seja, o peso de um navio deslocando a água durante seu movimento provoca uma força de reação da água contra o navio. Nesse caso, a resposta para “por que os navios flutuam?” seria algo como: porque a água empurra o navio para cima.

Um navio de 1000 toneladas, por exemplo, provoca uma força equivalente a 1000 toneladas da água sobre seu casco, garantindo sua sustentação.

Por que os navios flutuam mesmo com águas agitadas?

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CPAQV

Um navio é projetado para que, mesmo com o balançar promovido pelas ondas, continue flutuando. Isso acontece porque o seu centro de gravidade fica localizado abaixo do seu centro de empuxo, garantindo o equilíbrio da embarcação.

Quando um corpo, está flutuando, ele fica sujeito à ação dessas duas forças. Quando os dois centros coincidem, o equilíbrio é indiferente. Nesses casos, portanto, o objeto apenas permanece na posição em que ele foi colocado inicialmente. Esses casos, entretanto, são mais comuns com objetos completamente imersos.

Por outro lado, quando a imersão é parcial, como nos navios, a inclinação faz com que o volume da parte de água movimentada altere o centro de empuxo. A flutuação é garantida quando o equilíbrio é estável, ou seja, permitem que o corpo retorne à posição inicial.

Fontes: Azeheb, Brasil Escola, EBC, Museu Weg

Imagens: CPAQV, Kentucky Teacher, World Cruises, Brasil Escola

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