Peso e Impulsão

Vejamos o que se passa quando mergulhamos um corpo na água. Tomemos como exemplo um corpo com o volume de 1dm3, ou seja, 1 litro.

  • O corpo está suspenso por um dinamómetro, no ar, e o peso indicado é de 10kg.
  • Ao mergulharmos o corpo na água, o peso indicado pelo dinamómetro passa a ser de 9kg.
  • O volume da água deslocada pelo corpo é igual ao volume do corpo (1 litro).
  • Como um litro de água pesa 1kg, logo, a força que empurra o corpo para cima terá esse valor.

A esta força vertical, que se exerce debaixo para cima, chama-se impulsão.

Vamos agora analisar as situações em que se pode encontrar um corpo mergulhado, em função do seu peso e volume e, portanto, da impulsão a que está sujeito.

1º CASO

O peso (p) do corpo é igual à impulsão (I). Neste caso o corpo não sobe nem desce. Está em equilíbrio hidrostático. É a situação ideal para o mergulhador, que se obtém com uma correta lastragem.

2º CASO

O peso (p1) do corpo é maior do que a impulsão (I). Neste caso o corpo afunda-se. É o que se passa com um mergulhador incorrectamente lastrado (com peso a mais).

3º CASO

O peso (p2) do corpo é menor do que a impulsão (I). O corpo sobe, empurrado para a superfície pela impulsão. É o que se passa com um mergulhador incorretamente lastrado (com peso a menos).

4º CASO

Ao atingir a superfície, o corpo descrito no 3º caso sai fora de água até o seu peso igualar o peso do volume de água deslocada. O novo valor da impulsão (I2<I) volta a ser igual ao valor do peso (p2) do corpo. O corpo fica então a flutuar, em equilíbrio hidrostático.

É por causa da relação entre o peso e a impulsão que o mergulhador usa um cinto de lastro. O chumbo utilizado no cinto tem um peso muito superior à impulsão que sofre e serve para corrigir o equilíbrio hidrostático do mergulhador, que normalmente possui um peso inferior à impulsão, sobretudo se utiliza um fato isotérmico em neoprene, que lhe dá uma flutuação muito grande.

A impulsão também se faz sentir sobre as garrafas de mergulho. Normalmente, quando estão cheias, as garrafas têm um peso maior do que a impulsão e afundam-se. Porém, após serem utilizadas, algumas ficam com um peso quase igual ou mesmo inferior à impulsão que sofrem, tendo neste caso tendência para flutuar.

Impulsão VS Respiração

Um mergulhador corretamente equilibrado pode servir-se das variações de volume da sua caixa torácica e do colete para fazer variar a impulsão sobre ele exercida e consequentemente o seu equilíbrio hidrostático.

Suponhamos um mergulhador de peso p1. Estando a respirar normalmente, sendo o volume médio da sua caixa torácica V1 e estando sujeito à impulsão I1, está em equilíbrio hidrostático.

É intuitivo que, se este mergulhador fizer uma inspiração profunda (superior à normal), que lhe faça aumentar significativamente o volume da caixa torácica (V2), este aumento de volume irá traduzir-se num aumento da impulsão (I2) relativamente ao seu peso (p1), o que origina a sua subida.

Pelo contrário, se fizer um expiração muito profunda (superior à normal) fazendo diminuir o volume da caixa torácica (V3), esta diminuição de volume irá traduzir-se numa diminuição da impulsão (I3) relativamente ao seu peso (p1), o que origina a sua descida.

Em Equilíbrio | Sobe | Desce
Inércia

Todos sabemos que para um corpo alterar o seu estado de equilíbrio (em repouso ou em movimento) é necessária uma causa exterior (uma força). A esta propriedade dos corpos chama-se inércia.

É esta situação que se verifica quando tentamos alterar o nosso equilíbrio hidrostático, para subir ou para descer. Neste caso específico, a resistência oferecida pela água faz com que o início do movimento só se comece a manifestar alguns segundos depois do mergulhador ter modificado o seu equilíbrio hidrostático, quer utilize o volume da caixa torácica ou do colete.

É necessário que esteja sempre bem presente a existência deste atraso entre acção e reacção, para evitar a tendência (que inicialmente o mergulhador tem) de reforçar a injecção ou a purga de ar do colete, conforme queira subir ou descer, ao verificar que não se manifesta qualquer movimento imediato.

O resultado desta injeção ou purga de ar excessivas é existir ar a mais ou a menos no colete quando o movimento se inicia, o que provoca uma impulsão superior ou inferior à adequada para atingir a nova situação de equilíbrio desejada.

Por outro lado, a insuflação de ar deve ser feita de maneira criteriosa, de modo a não encher bruscamente o colete, que trará o mergulhador descontroladamente para superfície, se entretanto não conseguir controlar a velocidade de subida purgando o ar em excesso.

Esta subida repentina pode originar graves acidentes, como a sobrepressão pulmonar, se durante a subida o ar dos pulmões não for expirado com suficiente rapidez, ou um acidente de descompressão se não for respeitada a velocidade de subida imposta pela tabela. (Módulos 10 e 12 – Acidentes relacionados com o mergulho).

É fundamental que o mergulhador saiba controlar o volume inspiratório e expiratório (volume da caixa torácica) para “afinar” o equilíbrio hidrostático, sem estar a recorrer constantemente ao colete.