Por quê o peso de um balão é o mesmo esteja, esteja ele vazio ou cheio de ar à pressão atmosférica ? Os pesos seriam diferentes se fossem medidos no vácuo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício perguntando por que o peso de um balão é o mesmo, seja ele vazio ou cheio de ar à pressão atmosférica. Além disso, quer saber se esse peso seria diferente se medido no vácuo. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de física como peso, força de empuxo e o que acontece quando medimos peso em ambientes com ou sem ar.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o peso de um objeto é a força com que a Terra o atrai, e isso depende da massa do objeto e da aceleração da gravidade. A fórmula é:
onde
é o peso,
é a massa e
é a aceleração da gravidade.
Passo 3
Agora, quando colocamos um balão no ar, tem uma coisa extra acontecendo: a força de empuxo. Essa força é causada pelo ar empurrando o balão para cima, e depende do volume de ar que o balão desloca. A força de empuxo é dada por:
onde
é o empuxo,
é a densidade do ar,
é o volume do balão e
é a aceleração da gravidade.
Passo 4
Quando o balão está cheio de ar à pressão atmosférica, a quantidade de ar dentro dele é a mesma do ar ao redor. Então, a massa total do balão cheio é igual à massa do balão vazio mais a massa do ar que está dentro dele. A força de empuxo que age sobre o balão cheio de ar cancela exatamente o peso do ar dentro dele.
Ou seja, o peso aparente do balão cheio e vazio fica o mesmo porque a força de empuxo compensa a diferença.
Passo 5
Agora, se medirmos o peso do balão no vácuo, não tem ar para exercer a força de empuxo. Assim, o peso do balão cheio seria maior, porque toda a massa do ar dentro dele também contribuiria para o peso, sem a compensação do empuxo.
Resposta
Portanto, o peso do balão é o mesmo quando está vazio ou cheio de ar à pressão atmosférica por causa da força de empuxo do ar. No vácuo, sem empuxo, os pesos seriam diferentes, com o balão cheio pesando mais.