Um balão esférico de borracha inflado com ar é mantido parado, com sua abertura, no lado oeste, mantida fechada e apertada. (a) Descreva as forças exercidas pelo ar dentro e fora do balão nas seções da borracha.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um balão de borracha esférico, inflado com ar e fechado no lado oeste. A gente precisa descrever quais são as forças que o ar dentro e fora do balão exercem nas partes da borracha. Para resolver isso, vamos usar conhecimentos de forças internas e externas e de pressão.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a pressão. Pressão é a força exercida por unidade de área, e no caso do balão, temos ar dentro e ar fora exercendo pressão sobre a borracha. A pressão interna é devido ao ar que está dentro do balão, e a pressão externa é a pressão atmosférica, o ar que está fora dele.
Passo 3
A força exercida pelo ar dentro do balão na borracha é chamada de força interna. Essa força faz com que a borracha empurre para fora, mantendo o balão inflado. A pressão interna (
) gera uma força que tenta expandir o balão.
Passo 4
Já a força exercida pelo ar fora do balão na borracha é chamada de força externa. Essa força é a pressão atmosférica (
) que empurra a borracha para dentro, tentando achatar o balão.
Passo 5
Então, a força resultante na borracha é a diferença entre a pressão interna e a pressão externa. Se a pressão interna for maior que a externa, o balão vai tentar expandir, e se for menor, vai tentar contrair. No equilíbrio, essas forças se equilibram mantendo o balão estável.
Resposta
As forças exercidas pelo ar dentro do balão (pressão interna) empurram a borracha para fora, enquanto as forças exercidas pelo ar fora do balão (pressão externa) empurram a borracha para dentro. Essas forças se equilibram para manter o balão parado e sua forma estável.