Mergulho profundo: a pressão debaixo d'água

Um jogo educativo de simulação. Preveja a pressão numa profundidade, ou até onde um submarino pode descer com segurança; depois mergulhe e observe o manômetro.

PressãoProfundidade

CORTE DO OCEANO

Manômetro

Pronto
Ative o JavaScript para mergulhar. As instruções e o exemplo resolvido continuam legíveis.
Submarino ou mergulhadorReta da pressãoSua previsãoLimite do casco
Pressão na profundidadep = p₀ + ρ·g·h

Tempo

0.00 s

t

Profundidade

— m

h

Pressão

— kPa

p = p₀ + ρ·g·h

Parte da água

— kPa

ρ·g·h

Força na janela

— kN

F = ρ·g·h·A

Preveja antes de mergulhar

Digite sua previsão para preparar o mergulho. Mergulhar fica desativado até haver uma resposta.

Preveja o que a profundidade vai fazer.

Pontuação da missão—

Uma previsão dentro de 2% vale 100 pontos; uma profundidade de mergulho precisa ser segura com no máximo 2% de folga. Acertar na primeira rodada soma mais 50. Uma rodada conta assim que começa.

✓ Resposta certa① De primeira

Como jogar Mergulho profundo

  1. Escolha um mergulho e leia no cartão a profundidade ou o limite do casco, e a densidade da água.
  2. A pressão cresce de forma constante com a profundidade: p = p₀ + ρ·g·h, com ρ·g·h em Pa (divida por 1000 para ter kPa).
  3. Para uma força, multiplique a diferença de pressão pela área: F = Δp·A. Digite sua previsão e toque em Mergulhar.
  4. Observe o manômetro e o gráfico: as marcas laranja mostram sua previsão ao lado da pressão real.

Por que a pressão aumenta com a profundidade?

Em qualquer profundidade, a água precisa sustentar o peso de toda a água acima dela. Uma coluna de água de h metros sobre 1 m² tem massa de ρ·h kg e peso de ρ·g·h N, então a água soma uma pressão ρ·g·h. No mar isso dá cerca de 10 kPa por metro, mais ou menos uma atmosfera a mais a cada 10 m. Por cima ainda está o ar, p₀ ≈ 101 kPa, então a pressão total é p = p₀ + ρ·g·h. A pressão depende só da profundidade e do líquido, não da forma nem do tamanho da água: um lago e um oceano pressionam igual a 10 m se a sua água tiver a mesma densidade. A água doce é menos densa que a do mar, então a sua pressão cresce um pouco mais devagar. A pressão empurra toda superfície, perpendicularmente a ela, e a força é pressão vezes área. Por isso as janelas de um submarino precisam ser grossas, e por isso uma barragem é mais grossa embaixo, onde a água pressiona mais.

Um modelo de aprendizagem focado

A água está parada e não se comprime, então a sua densidade é a mesma em qualquer profundidade, e g = 9,8 m/s². O ar pressiona p₀ = 101 kPa sobre a superfície. O submarino ou o mergulhador desce de forma constante por 2 s, da profundidade inicial até o alvo; se antes a pressão chegar ao limite do casco, o alarme para o mergulho exatamente nessa profundidade (a até 0,05% do limite ainda conta como seguro). Dentro do submarino o ar fica a 101 kPa, então uma janela só sente ρ·g·h. Uma profundidade de mergulho está certa se for segura com no máximo 2% de folga; qualquer outra previsão, dentro de 2%. Roda em tempo real.

Ao trocar de idioma, seu mergulho, previsão, tentativas e rodada são mantidos.