Alternativa A - Princípio de Bernoulli
Análise Detalhada
A situação descrita envolve a dinâmica dos fluidos, especificamente o comportamento do ar (um fluido) em movimento rápido próximo à superfície da janela.
O que diz o Princípio de Bernoulli?
Este princípio estabelece uma relação inversa entre a velocidade de um fluido e a sua pressão. De forma simplificada:
- Quanto maior a velocidade do fluido, menor será a sua pressão estática.
- Quanto menor a velocidade, maior será a pressão.
A equação fundamental é dada por:
P + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = \text{constante}
Onde:
- P é a pressão estática
- \rho é a densidade do fluido
- v é a velocidade do fluido
- g é a aceleração da gravidade
- h é a altura
Aplicação ao Caso da Janela
No cenário da questão, temos dois ambientes distintos:
| Ambiente | Velocidade do Ar (v) | Pressão (P) |
|---|
| Lá fora (Vento forte) | Alta | Baixa (devido a Bernoulli) |
| Dentro (Apartamento) | Quase nula | Alta (Pressão atmosférica normal) |
O mecanismo da quebra:
- O vento sopra tangencialmente (de lado) na janela com alta velocidade.
- Pela equação de Bernoulli, essa alta velocidade reduz a pressão do ar logo acima da superfície externa do vidro.
- Dentro do apartamento, o ar está praticamente parado, mantendo a pressão atmosférica normal.
- Cria-se uma diferença de pressão onde a pressão interna é maior que a externa.
- Essa diferença gera uma força resultante apontando para fora, empurrando o vidro até que ele se rompa.
Por que as outras alternativas estão incorretas?
- B) Princípio da Continuidade: Relaciona a conservação da massa em tubulações (A_1 v_1 = A_2 v_2). Embora envolva velocidade, não explica a variação de pressão responsável pela força no vidro.
- C) Princípio de Gauss: É utilizado em eletrostática para calcular campos elétricos através de superfícies fechadas. Não se aplica à mecânica dos fluidos neste contexto.
- D) Princípio de Arquimedes: Trata do empuxo (força vertical para cima exercida por um fluido sobre um corpo imerso). Não é relevante para a quebra lateral por vento.
- E) Princípio de Pascal: Refere-se à transmissão de pressão em fluidos estáticos (parados). Como há movimento significativo do vento, este princípio não é a explicação primária.
Portanto, a física por trás da queda do vidro devido à diferença de pressão causada pelo vento é o Princípio de Bernoulli.