Durante um vendaval, uma janela de vidro de uma casa é quebrada devido à ação do vento na face externa.
Considerando que essa janela estava corretamente vedada, a explicação para ela ter quebrado é:
A) o fluxo de ar externo à janela aumentou a pressão externa, formando-se, a partir daí, um gradiente de pressão entre o exterior e o interior.
B) o vento produziu forças de cisalhamento, paralelas ao exterior da janela, gerando um torque que a fez girar.
C) o fluxo de ar externo à janela reduziu a pressão externa, formando-se, a partir daí, um gradiente de pressão entre o interior e o exterior.
D) o vento produziu forças de cisalhamento, perpendiculares ao exterior da janela, gerando um torque que a fez girar.
A) o fluxo de ar externo à janela aumentou a pressão externa, formando-se, a partir daí, um gradiente de pressão entre o exterior e o interior.
B) o vento produziu forças de cisalhamento, paralelas ao exterior da janela, gerando um torque que a fez girar.
C) o fluxo de ar externo à janela reduziu a pressão externa, formando-se, a partir daí, um gradiente de pressão entre o interior e o exterior.
D) o vento produziu forças de cisalhamento, perpendiculares ao exterior da janela, gerando um torque que a fez girar.
Passo 1
O enunciado descreve uma janela de vidro devidamente vedada que é estilhaçada por um vendaval. O conteúdo aqui é física de fluidos, mais precisamente o princípio de Bernoulli e o conceito de pressão estática em escoamentos rápidos. Vamos usar a equação de Bernoulli qualitativa para entender como o vento modifica a pressão externa à janela.
Passo 2
Como a janela está corretamente vedada, o ar no interior permanece praticamente à pressão atmosférica de repouso, que chamaremos de
. Não há troca de massa nem de pressão com o exterior, então internamente vale
Passo 3
Do lado externo, o vento acelera o ar ao redor da janela. Pelo princípio de Bernoulli, em um escoamento incompressível e sem perdas, a soma da pressão estática com a pressão dinâmica é constante ao longo de uma linha de corrente:
Como a velocidade
do ar aumenta no exterior da janela, a pressão estática
diminui. Podemos escrever qualitativamente
Passo 4
Portanto forma-se um gradiente de pressão do interior para o exterior:
Essa diferença empurra o vidro para fora. Se
excede a resistência mecânica do vidro, ele se quebra. Essa explicação coincide exatamente com a alternativa C.
Resposta
C) o fluxo de ar externo à janela reduziu a pressão externa, formando-se, a partir daí, um gradiente de pressão entre o interior e o exterior.