Como exatamente um barco consegue ficar estável na água?

O barco é usado pelo homem desde a Idade da Pedra, sendo que as primeiras embarcações eram formadas basicamente de troncos de árvores. Ao longo de toda a história da humanidade este tipo de transporte, que foi o primeiro a se desenvolver depois da aprendizagem da utilização dos animais, teve grande importância para nós humanos.

Mesmo 4.000 a.C. os barcos já eram utilizados no Egito Antigo e na Suméria. Foi através das viagens marítimas que começamos a nos espalhar pelo mundo, através da descoberta de novos continentes.

Mas, você alguma vez já parou para pensar sobre como é possível que algo tão grande e pesado quanto um barco permaneça estável sobre a água?

Que é possível que barcos boiem isso nós já sabemos há milênios, mas como isso se faz muitos de nós ainda não sabem. Chegou a hora de descobrir.

O valor da densidade

Para começar, vamos entender porque alguns corpos flutuam e outros não. Por exemplo, você, uma bola de gude, ou mesmo o menor prego do mundo vão diretamente para o fundo da água. Porém, uma prancha de isopor ou um tronco por maior que sejam sempre conseguem se manter na superfície da água.

A explicação para isso está na densidade de cada um dos objetos.

Se a densidade de algo é menor que a da água, este ficará sobre ela. Entretanto, se a densidade de um corpo superar a água, invariavelmente este objeto tenderá a afundar-se.

Mas o que é esta tal de densidade?

Densidade é igual a massa dividida pelo volume. Isso quer dizer que não basta um corpo ser mais pesado que o outro para dizermos que aquele que possui a maior massa irá submergir, para isso precisamos levar em consideração também o volume.

Vamos aplicar isso aos primeiros barcos utilizados pelo homem, os troncos de árvores.

Imagine um tronco, é um objeto marrom composto por uma camada de madeira e um interior cheio de ar.

Por mais que a massa seja grande, a densidade é inversamente proporcional ao volume.

Portanto, o tronco possuindo um grande volume, consequentemente apresenta baixa densidade, o que dá a ele a capacidade de flutuar sobre as águas.

Este conceito também é aplicado nos grandes navios hoje em dia, mas existe outro fator importante que também deve ser levado em conta.

Princípio de Arquimedes

Além da baixa densidade, existe outro fator importantíssimo no que diz respeito à capacidade que um barco tem de flutuar. Chegou a hora de conhecermos o conceito de empuxo.

O empuxo é uma força que atua como elemento de impulsão, essa força é a base do princípio de Arquimedes.

Como isso se aplica às embarcações?

Se você reparar bem, por mais que os barcos flutuem, eles sempre acabam deixando uma porção de suas estruturas abaixo da água. É daí que surge o empuxo.

O volume do navio irá deslocar uma certa quantidade de água. Para entender isso melhor, basta encher um copo até o topo e jogar algum objeto dentro.

O que aconteceu?

Provavelmente a água entornou, ou seja, ela foi deslocada pelo objeto.

Assim como o barco exerce força sobre a água, a mesma reagirá através do empuxo, uma força de valor equivalente que empurrará o barco em direção a superfície.

Enquanto o empuxo for superior a massa, o corpo tenderá a flutuar. Se por algum motivo o peso do objeto superá essa força, ele não será capaz de se manter na superfície.

Por isso, caso surja alguma rachadura na estrutura a embarcação o barco começará a afundar. A entrada de água em locais onde antes havia apenas ar causará aumento da massa e, portanto, da densidade do navio. Com isso o peso superará o empuxo, acarretando as consequências descritas.

Além disso, é por esse mesmo motivo que se deve agir com cautela ao definir a capacidade desses barcos, em especial dos navios cargueiros. É necessário manter o peso dentro dos limites e distribuí-lo de maneira cautelosa em meio ao navio, evitando assim o risco de naufrágio.

A estabilidade sobre as águas

Em viagens marítimas o risco de tempestades é real e muitas vezes passar por elas é inevitável. Entretanto, exceto em alguns casos específicos, as embarcações costumam passar com certa tranquilidade por essas águas agitadas.

Como será que isso é possível?

O formato do barco é pensado para manter o equilíbrio através da compensação de pressões.

Para isso o centro de gravidade do navio se mantém sempre abaixo do centro de empuxo. A medida que o casco se movimenta, os momentos dessas forças atuam na manutenção do equilíbrio.

E é assim que um barco se mantém estável sobre a água, da próxima vez que fizer um passeio desses, tente reconhecer cada uma dessas forças, na prática é ainda mais divertido.