Muitos professores do ensino médio, quando falam a respeito da 2ª Lei de Newton (a que diz que: F = m x a) tentam nos convencer de que uma formiga pode empurrar um elefante.

Em uma situação real, obviamente isso é impossível, a não ser que a formiga seja a formiga atômica, pois a força de atrito estático** que age sobre o elefante é muito superior à força máxima que uma formiga pode exercer sobre o mesmo.

Agora vamos considerar uma situação hipotética, onde não haja força de atrito agindo no elefante. Então a formiga pode sim tirar o elefante de sua inércia – nesse caso, vamos tirar o elefante do seu repouso, ou seja, ele está parado e a formiga ira colocá-lo em movimento. Vamos aos cálculos:

A massa de uma formiga está entre 1 e 150 miligramas, ou seja, 1 x 10^-6kg e
150 x 10^-6kg, respectivamente (passei de miligramas para quilogramas porque faremos os nossos cálculos no Sistema Internacional de unidades – S.I.). E a força máxima que uma formiga pode exercer está entre 50 vezes o seu peso, dependendo da espécie.

Peso = massa x gravidade

Vamos admitir a massa de 150 miligramas para a formiga, assim teremos uma força maior para a formiga.

P = 150 x 10^-6 x 9,8 (que é a aceleração da gravidade)

P = 1,47 x 10^-3, este é peso da formiga. Multiplicando pela sua capacidade de exercer uma força, ou seja, 50.

1,47 x 10^-3 x 50 = 0,0735N.

Um elefante tem em média uma massa de 7,5ton. = 7500kg

Força = massa x aceleração

Substituindo a força máxima da formiga e a massa do elefante, teremos:

F= m x a

a = F/m

a = 0,0735/7500

a = 9,8×10^-6 m/s²

Está será a aceleração do elefante se ele for empurrado pela formiga. É uma aceleração extremamente baixa, para se ter uma idéia disso vamos ver em quanto tempo o elefante percorreria 3km com essa aceleração:

Distancia_final = Distancia_inicial + Velocidade_inicial x Tempo + aceleração x Tempo²/2.

melhor escrevendo:

D_f = D_i + V_i x T + a x T²/2

Considerando que o elefante estava parado quando foi empurrado pela a formiga:

Temos um tempo igual a T= 24.743,60 segundos.

Ou seja, para percorrer 3km o elefante demoraria aproximadamente 6 horas e 52 min.

I ai, o que acharam? Bem surreal, não?

** Existem dois tipos de força de atrito, a estática e a cinética. Força de atrito estático é a força de atrito que é existente entre superfícies que estão imóveis uma em relação à outra, já a força de atrito cinética é a força de atrito existente entre duas superfícies moveis uma em relação a outra. Ou seja, estão relacionadas ao movimento ou não.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Esse é um clássico, A Formiga Atômica.

Para quem não conseguiu assistir o video, acesse:
http://www.youtube.com/watch?v=Vx4qkOV71C0

O seriado de TV americano Mythbusters, trouxe-nos algo muito interessante e importante que pode ser utilizado por nós no dia-a-dia.

Surgiu o mito de que é mais econômico andar de carro com o ar-condicionado ligado do que abrir os vidros. Não costumamos ouvir isso aqui no Brasil, mas por que surgiu esse mito?

Bom, para que o carro ande, o motor precisa queimar combustível e quanto mais obstáculos o automóvel tiver em seu caminho, mais força o motor terá de fazer para que ele continue andando, queimando assim mais combustível. Esses obstáculos são as forças de atrito. Se você andar por um terreno arenoso, terá que enfiar o pé no acelerador para que o carro não fique preso. Consequentemente, ele gastará mais combustível para poder manter-se em movimento.

A força de atrito mais rotineira que um veículo enfrenta, é a força feita pelo ar, conhecida como arrasto. Se um automóvel estiver a uma velocidade baixa, a força que o vento fará sobre o carro também será baixa (ação e reação), porém se o carro estiver em uma velocidade alta, a força que o vento fará sobre o mesmo, também será alta. Se os vidros do carro estiverem abertos, o arrasto produzido pelo ar será maior do que se os vidros do carro estiverem fechados, devido à área maior de contado, isto é fato.

Então, você já deve ter entendido porque o mito surgiu. Se o ar produz um arrasto sobre o carro e esse arrasto é maior quando os vidros estão abertos, o carro consome mais combustível para compensar essa força adicional sobre o mesmo. Sendo assim, é melhor manter os vidros fechados e ligar o ar condicionado, de forma que o motor não precisara utilizar combustível adicional para compensar a força de atrito quando os vidros estiverem abertos.

Mas existe outro detalhe. O aparelho de ar-condicionado do carro também utiliza o combustível como forma de energia. Então, o combustível utilizado a mais, pela força adicional que o motor precisa fazer para compensar o arrasto com os vidros abertos é maior que o combustível utilizado pelo ar-condicionado? Até que ponto isso é verdade?

Os caçadores de mitos fizeram os testes para responder essas perguntas. No primeiro teste foi feita uma simulação computacional. Eles calcularam qual era a arrasto produzido por um automóvel a 75 km/h, seu consumo de combustível com os vidros abertos e, com os vidros fechados e ar-condicionado ligado. Chegaram à conclusão de que andar com os vidros fechados e ar-condicionado ligado como forma de economia, é um mito. Ou seja, o consumo de combustível a 75 km/h com os vidros abertos é menor do que no outro caso.

O segundo teste foi feito em escala real em uma pista de teste oval com dois veículos utilitários. Foi retirado todo o combustível dos veículos e depois colocaram exatamente a mesma quantia em cada um deles. Os dois veículos tiveram que andar a uma velocidade constante de 85km/h. Para a surpresa de todos, o resultado deste teste foi exatamente o oposto do primeiro, que foi feito com simulação computacional. O carro que andou com os vidros abertos teve um consumo de combustível maior que aquele que andava com o ar-condicionado ligado.

Conclusão: Depois de serem feitos outros testes, os Mythbusters descobriram que quando se mantém uma velocidade inferior a 80km/h, o consumo de combustível, devido ao arrasto produzido pelo ar, não é maior que o consumo do ar-condicionado. Então, neste caso, é melhor abrir os vidros e curtir a brisa. Mas, se você estiver acima de 80km/h essa relação de consumo se inverte. Nesse caso, feche os vidros e ligue o ar-condicionado.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Programa sobre aerodinâmica – A Noite é uma Criança,  Band

Outro teste de aerodinâmica