Sobe ou não sobe?
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Sobe ou não sobe?
Sobe ou não sobe?
Uma roda d'água, apoiada em roletes revestidos de borracha, é posta
em uma calha de concreto em plano inclinado. Nesta calha há um
fluxo de água em movimento uniforme. A velocidade do fluxo está
condicionada ao plano inclinado e a resistência de vazão da calha.
Nesta figura é possível ver a roda d'água em corte: o rolete que toca a superfície da borda da calha, as pás imersas e submersas. Notar que há uma reserva de profundidade na calha, a fim de que o curso d'água não transborde imediatamente após a instalação da roda d'água.
Considerando-se que a roda tem a mesma densidade da água e que as suas pás dificultam a passagem da água por outro caminho, além de não provocarem atrito com a calha, fazemos a seguinte pergunta:
A roda subirá ou não o plano inclinado?
Uma roda d'água, apoiada em roletes revestidos de borracha, é posta
em uma calha de concreto em plano inclinado. Nesta calha há um
fluxo de água em movimento uniforme. A velocidade do fluxo está
condicionada ao plano inclinado e a resistência de vazão da calha.
Nesta figura é possível ver a roda d'água em corte: o rolete que toca a superfície da borda da calha, as pás imersas e submersas. Notar que há uma reserva de profundidade na calha, a fim de que o curso d'água não transborde imediatamente após a instalação da roda d'água.
Considerando-se que a roda tem a mesma densidade da água e que as suas pás dificultam a passagem da água por outro caminho, além de não provocarem atrito com a calha, fazemos a seguinte pergunta:
A roda subirá ou não o plano inclinado?
Última edição por Jonas Paulo Negreiros em 3rd abril 2021, 13:36, editado 2 vez(es)
Re: Sobe ou não sobe?
Recuperei as figuras dessa postagem. Espero que mais colegas possam conhecê-la.
Acho que a roda não sobe; ela deve ficar oscilando para cima e para baixo, para dar vazão à água represada.
Nem sempre "experimentos mentais" são resolvidos em teoria...
Quando puder, farei a experiência na prática .
Acho que a roda não sobe; ela deve ficar oscilando para cima e para baixo, para dar vazão à água represada.
Nem sempre "experimentos mentais" são resolvidos em teoria...
Quando puder, farei a experiência na prática .
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Re: Sobe ou não sobe?
Um problema extremamente interessante Jonas, muito bom! Não diria que a roda sobe, assim à partida, visto que a água deve toda a sua energia cinética à energia potencial gravítica.
Pensando melhor sobre o assunto, acho que tudo depende do peso da roda. Se a roda fosse feita de esferovite por exemplo e a água estivesse extremamente inclinada, acho perfeitamente viável que ela suba devido ao trabalho realizado da água na roda. O balanço de forças depende da inclinação da água e da massa da roda.
Se a roda for extremamente pesada deverá haver uma altura em que começa a descer, mas por outro lado ao começar a descer, acumula água, e haverá um equilíbrio semelhante ao que você constatou.
Depois se chegar a realizar a experiência, partilhe os seus resultados. Eu acho perfeitamente viável resolver o problema na teoria, mas acho extremamente mais complicado, envolvendo hidrodinâmica, corpos rígidos em rotação, etc.
Pensando melhor sobre o assunto, acho que tudo depende do peso da roda. Se a roda fosse feita de esferovite por exemplo e a água estivesse extremamente inclinada, acho perfeitamente viável que ela suba devido ao trabalho realizado da água na roda. O balanço de forças depende da inclinação da água e da massa da roda.
Se a roda for extremamente pesada deverá haver uma altura em que começa a descer, mas por outro lado ao começar a descer, acumula água, e haverá um equilíbrio semelhante ao que você constatou.
Depois se chegar a realizar a experiência, partilhe os seus resultados. Eu acho perfeitamente viável resolver o problema na teoria, mas acho extremamente mais complicado, envolvendo hidrodinâmica, corpos rígidos em rotação, etc.
Gauss- Membro Ativo
- Mensagens : 324
Idade : 31
Re: Sobe ou não sobe?
A roda sobe a rampa com facilidade, conforme a água escoa.
Existe uma experiência parecida que nos permite verificar melhor este problema.
Pegue um carretel de linha.
Coloque-o sobre uma superfície bem plana.
Agora, puxe a linha que está saindo pelo lado debaixo do eixo, e verifique que o carretel irá surpreendentemente sempre acompanhar o sentido de tração, provocando o enrolar da linha, apesar do seu próprio peso. Ou seja, por mais que se puxe no sentido de desenrolar, o carretel sempre enrola a linha.
Existe uma experiência parecida que nos permite verificar melhor este problema.
Pegue um carretel de linha.
Coloque-o sobre uma superfície bem plana.
Agora, puxe a linha que está saindo pelo lado debaixo do eixo, e verifique que o carretel irá surpreendentemente sempre acompanhar o sentido de tração, provocando o enrolar da linha, apesar do seu próprio peso. Ou seja, por mais que se puxe no sentido de desenrolar, o carretel sempre enrola a linha.
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A Física é um templo erguido graças ao ceticismo do método científico, que sistematicamente rejeita e contraria a fé
Bosco- Físico Amador
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Re: Sobe ou não sobe?
Bosco escreveu:A roda sobe a rampa com facilidade, conforme a água escoa.
Existe uma experiência parecida que nos permite verificar melhor este problema.
Pegue um carretel de linha.
Coloque-o sobre uma superfície bem plana.
Agora, puxe a linha que está saindo pelo lado debaixo do eixo, e verifique que o carretel irá surpreendentemente sempre acompanhar o sentido de tração, provocando o enrolar da linha, apesar do seu próprio peso. Ou seja, por mais que se puxe no sentido de desenrolar, o carretel sempre enrola a linha.
Obrigado, Bosco, pela citação!
Abaixo, um filmete que ilustra a situação proposta:
(Notar o ângulo do fio em relação ao chão, na ida e na volta do carretel).
O colega Bosco tem suas razões para vislumbrar a subida da roda.
Quando criei esse problema, buscava uma forma "não filosófica" de expressar a angústia daqueles que na vida "remam contra a maré". Nós, opositores da física "mainstream", estamos todos nessa situação !
Quanto ao sobe-não-sobe, tenho minhas dúvidas. Vamos tentar decompor o problema, a fim de identificar todas as forças do experimento:
Diferentemente o experimento do carretel, a roda d'água encontra-se em um plano inclinado.
Sem a água, a roda desceria imediatamente.
A roda apoia-se na pontas de um eixo não pivotado (diferentes daqueles que fixam as turbinas de usinas hidroelétricas em seus cubículos). Isso torna o sistema instável.
O atrito das pontas do eixo da roda depende do peso da roda. Quando parte da roda é imersa em água, por força do efeito de empuxo de Arquimedes, diminui a força de atrito (fat= mu x N) das pontas dos eixos. Dessa maneira, os eixos perdem força de atrito e podem deslizar.
O aumento de massa da roda aumenta seu peso e força de atrito. Mas a gravidade forçará a roda descer...
Se a roda ficar parada, haverá represamento de água do lado esquerdo da figura. Essa força potencial tende a empurrar a roda para para baixo.
As pás que situam-se à esquerda da pá mais profunda, por efeito hidrodinâmico, forçam a roda para baixo, enquanto que as pás que situam-se à direita forçam a roda para cima.
A fim de obter o efeito desejado, imagino que a execução do experimento é muito difícil, pois dependerá de muitas tentativas e erros, até compreender o problema em sua totalidade. E realizar o sonho daqueles que remam contra a maré...
... como não somos tão ambiciosos, uma resultado de "equilíbrio instável" ou empate já nos deixariam imensamente felizes.
Afinal é o equilíbrio de toda a força do "mainstream" contra a força um roda só !
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Re: Sobe ou não sobe?
Fotos perdidas na Rede, novamente recuperadas e depositadas no provedor Forumeiros.
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