Flutuação de navios

Adoro o mar, andar de barco ou navio... Mas sempre me perguntei o motivo que leva os barcos e navios, feitos de metal, tão pesados, a flutuarem. E fui buscar explicações para minhas dúvidas, e vou compartilhar aqui o que eu aprendi e me deixou mais segura ainda para continuar a fazer cruzeiros, pois existe uma explicação com base em conceitos da física.

Assisti alguns vídeos na internet e li muitos artigos sobre isso, e gostei demais das explicações do professor Douglas Gomes sobre os conceitos físicos de pressão e de empuxo.

Neste vídeo, ele explica através de conceitos e fórmulas, mas de forma clara e simples, os fatores que explicam a flutuação dos navios. Sugiro que, quem tiver interesse nesse entendimento, que assista este video.

Fórmulas a parte, vou tentar através de conceitos chegar as conclusões... antes de mais nada, algumas explicações:

Pressão: concentração da intensidade da força aplicada a uma superfície, perpendicular a ela, dividido pela área desta superfície sobre a qual esta força está atuando.

Teorema de Stevin: quanto mais profundo você estiver num líquido, mais intensa será a pressão que vai atuar sobre você. Isso podemos sentir quando entramos numa piscina, quanto mais fundo nadamos, sentimos maior pressão em nossos ouvidos.

Princípio de Arquimedes ou Empuxo de Arquimedes: o empuxo é a força que atua sobre objetos que são parcialmente ou completamente imersos em fluidos, como ar e água. De acordo com o principio de Arquimedes, a força empuxo sobre um corpo tem magnitude igual ao peso do fluido que foi deslocado devido a imersão do corpo.

Para que o navio flutue, o valor do peso do navio deve ser exatamente igual ao valor do empuxo. Além disso, a densidade do navio deve ser menor que a densidade da água e, como dentro do navio tem muito ar, a densidade do navio é sempre menor.

Resumindo... o empuxo é a força que sustenta o navio, sendo que este empuxo atua de baixo para cima devido ao fato de que a pressão aumenta à medida que um objeto desce na água. E outro fator é que a densidade do navio deve ser menor que a densidade da água. Isso ocorre pois dentro do navio tem muito espaço com ar, fazendo com que a densidade total do navio seja menor que a densidade da água.

E para que o navio se mantenha em equilíbrio estável, ou seja, não vire com as ondas do mar ou com alguma ventania, é necessário que o centro de empuxo (ponto que sustenta e não deixa o navio afundar, seria o centro de gravidade da massa de água que ocuparia o volume do navio que está dentro da água) fique acima do centro de gravidade do navio. Assim, a carga mais pesada sempre é transportada na parte mais inferior do navio, para que o centro de gravidade do navio fique abaixo do centro de empuxo.

Com estas explicações, fica muito claro que existe muito estudo para que os navios sejam construídos da forma que são, proporcionando assim, muito mais segurança a todos os passageiros e tripulantes.