Como peixes e submarinos mudam sua profundidade na água?

por Gladis Franck da Cunha A vida nos ambientes aquáticos depende da adaptação às leis físicas da água. Para se locomoverem verticalmente na água, os peixes ósseos utilizam um órgão denominado bexiga natatória (bn - na foto abaixo).


Este órgão cheio de ar pode estar distendido ou contraído, mudando a sua pressão interna. Desse modo, eles conseguem ficar mais ou menos densos em relação à água, alterando o efeito da força do empuxo.

Os submarinos também têm mecanismos para modificar sua densidade em relação a água para submergir ou emergir.


Com um experimento simples elaborado pelo Professor Igino Santo Damo é possível “visualizar” esse tipo de fenômeno.

EXPERIMENTO DE CONSTRUÇÃO DO SUBMARINO

A experiência com submarino serve para investigar a densidade relativa e o empuxo e nos ajuda a entender como a bexiga natatória é utilizada para a alteração da profundidade dos peixes na água.

a- Material: uma pequena seringa plástica, recipiente, transparente plástico, de 2 L esferas de chumbo ou pequenas pedras.

b- Construção: retirar o êmbolo da seringa. Cortar e vedar a ponta da seringa. Cortar a parte superior do êmbolo, mantendo a parte de borracha e adaptar uma pequena alça com arame retorcido para manusear o "submarino". Furar lateralmente com broca fina ou alfinete quente a parte inferior da seringa. Na seringa, colocar chumbos ou pedrinhas e fechar com o pedaço do êmbolo. A carga de chumbo deve ser o suficiente para a seringa estar a ponto de submergir em água.

c- Encher garrafa com água até a borda e colocar na garrafa o submarino. Fechar bem a garrafa.


d- Procedimento: com a garrafa apoiada verticalmente numa mesa, apertar lentamente as paredes da mesma, observando o submarino submergir. Reduzir a pressão e deixar o submarino retornar à superfície.

Explicações:

1) O que acontece quando apertamos a garrafa?
Ao apertar a garrafa aumentamos a pressão da água que é obrigada a entrar na seringa pelos furos laterais comprimindo o volume do ar contido na mesma. A compressão do volume de ar contido na seringa faz aumentar a densidade, diminuindo o empuxo sobre o submarino, que afunda.

2) Por que o submarino volta a subir quando soltamos a garrafa?
Deixando de apertar a garrafa, a água contida na seringa sai e descomprime o volume de ar, com isso, diminui a densidade e aumenta o empuxo, assim o submarino volta a subir.

3) O que acontece quando o peixe comprime sua bexiga natatória?
Ele afunda mais na água, mas quando a descontrai o ar volta a se expandir e o peixe fica “mais leve”, permitindo que a força do empuxo o empurre em direção à superfície.

4) Como atua o empuxo na água?
O Empuxo é uma força vertical que atua sobre os corpos do fundo para a superfície. Se o corpo é relativamente menos denso do que a água ele sobe por ação do empuxo, caso contrário ele afunda.

5) Por que as pessoas que têm medo afundam na água?
As pessoas que não sabem nadar, quando percebem que chegaram num local onde não tocam com os pés no fundo, tendem a contrair a musculatura, desse modo expulsam parte do ar dos pulmões e ficam “mais densas” afundando. Quem consegue relaxar, flutua sem esforço, especialmente na água do mar.

OBSERVAÇÃO: Em aula prática realizada no dia 26/03/2010, construí com meus alunos alguns submarinos. O primeiro modelo não funcionou, pois não afundava. Havíamos utilizado esferas de chumbo muito pequenas e os furos feitos na ponta da seringa não eram largos o bastante para entrada suficiente de água capaz de comprimir o ar da seringa. Para aumentar os furos as esferas de chumbo precisavam ser maiores ou saíam por eles. Ao substituirmos as pequenas esferas de chumbo por maiores foi possível alargar os furos e o aparato funcionou muito bem.

Fonte das imagens:
Bexiga natatória por Atlas fotográfico de Zoologia

Submarino Nautilus por Blogpaedia