Por que a pressão atmosférica não quebra os vidros de uma janela?
Passo 1
Beleza, o enunciado quer saber “por que a pressão atmosférica não quebra os vidros de uma janela?”. Isso é um problema de Estática dos Fluidos: vamos usar o conceito de pressão e diferença de pressão para achar a força líquida sobre o vidro. Precisamos entender o que é pressão, como calcular a força que ela exerce e comparar isso com a resistência do vidro.
Passo 2
Primeiro, pressão é a força por unidade de área. A definição é
onde
• é a pressão,
• é a força perpendicular à superfície,
• é a área dessa superfície.
Reescrevendo, a força que um fluido exerce sobre uma área é
•
•
•
Reescrevendo, a força que um fluido exerce sobre uma área é
Passo 3
Agora, numa janela temos ar de um lado (interior) e ar do outro (exterior). A pressão atmosférica fora do vidro é cerca de
,Pa. Dentro de casa, salvo condições extremas, a pressão do ar é praticamente a mesma,
,Pa. A força líquida que tenta “empurrar” o vidro para dentro ou para fora depende da diferença de pressão:
Como
, temos
Logo, a força resultante no vidro é
Ou seja, não há empurrão “para dentro” nem “para fora” em grande escala.
Passo 4
Mesmo se rolar uma pequena diferença de pressão (por ex., algumas dezenas de pascals), o vidro suporta esse empurrão numa boa. Imagine uma janela de 1 m² e
,Pa (valor alto para uma variação interna/externa):
100 N é mais ou menos o peso de 10 kg — o vidro e sua moldura são projetados para aguentar isso (e bem mais) sem estilhaçar.
Resposta
A pressão atmosférica não quebra o vidro porque, ao contrário de um vácuo, não existe diferença significativa de pressão entre os dois lados da janela. Como
, a força líquida sobre o vidro é praticamente zero — e, caso haja uma pequena variação, o próprio vidro (junto à moldura) tem resistência suficiente para segurar essa força sem quebrar.