Considere um tanque cheio de água, em queda livre no campo gravitacional terrestre. Suponha que, num instante inicial qualquer
, um balão de ar está submerso no fundo do tanque. Durante a queda, o balão subirá à superfície da água, ou permanecerá no fundo do tanque? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está acontecendo aqui. Temos um tanque cheio de água que está caindo livremente no campo gravitacional da Terra. Num certo momento, um balão de ar está no fundo do tanque. A pergunta é: durante essa queda, o balão vai subir até a superfície ou vai ficar lá no fundo mesmo? Para resolver isso, vamos precisar falar sobre força de empuxo e como a gravidade afeta as coisas em queda livre.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força de empuxo é a força que faz objetos menos densos que o fluido onde estão submersos (como o ar em água) subirem. Essa força depende da gravidade, porque é ela que cria a diferença de pressão no fluido, fazendo o objeto subir.
Passo 3
Agora, quando o tanque está em queda livre, tudo dentro dele está caindo com a mesma aceleração da gravidade. Isso cria uma situação de microgravidade, onde praticamente não sentimos a gravidade agindo. Nesse estado, a força de empuxo que normalmente faria o balão subir desaparece, porque não há diferença de pressão causada pela gravidade.
Passo 4
Sem a força de empuxo atuando, o balão de ar não tem nada para empurrá-lo para cima. Ele simplesmente fica onde está, mantendo-se no fundo do tanque, já que não há outra força significativa que o faça se mover.
Passo 5
Além disso, na queda livre, o tanque e tudo dentro dele estão se movendo juntos, sem forças externas agindo diferentemente em partes diferentes do sistema. Isso reforça a ideia de que o balão não vai subir ou descer, mas permanecer onde está.
Resposta
Durante a queda livre, o balão de ar permanecerá no fundo do tanque, pois a força de empuxo não atua nesse estado de microgravidade.