Física -

A notícia do naufrágio do submarino russo Kursk é um bom exemplo de como é possível estudar física, geografia e história de maneira interligada. A interdisciplinaridade tem se mostrado cada vez mais útil no entendimento das questões contemporâneas. Vejamos então quais são as leis e as grandezas físicas de maior importância neste acidente...

No dia 12 de agosto de 2000, um acidente com o submarino nuclear russo chocou o mundo. Com uma tripulação de 118 pessoas, a embarcação afundou nas frias águas do mar de Barents devido a duas explosões de origens desconhecidas. Apesar das tentativas de resgate, todos os tripulantes morreram.

Para entendermos esta tragédia, comecemos pela embarcação:

Imagine um navio atracado em um porto. Quais são as forças que atuam sobre ele? Certamente você dirá o peso (P = m.g onde P é o peso, m é a massa e g é a aceleração da gravidade), que "puxa" a embarcação para baixo. Mais alguma? Será que a água faz alguma força no navio? Sem dúvida! Segundo o princípio de Arquimedes, todo corpo, total ou parcialmente imerso em um líquido, fica sujeito a uma força vertical de baixo para cima denominada "empuxo" (E = dlíq.Vdl.g onde dlíq é a densidade do líquido, Vdl é o volume de líquido deslocado e g é a aceleração da gravidade). Um navio pode flutuar porque o seu peso é contrabalançado pelo empuxo, assim como acontece com o submarino quando este está na superfície (ver figura).
 

Mas, diferentemente do navio, o submarino pode controlar sua flutuação, de acordo com sua densidade (d = m/V, onde d é a densidade, m a massa e V o volume) comparativamente com a da água em que está, permitindo sua imersão ou emersão. Para isso, o submarino tem tanques de lastro que podem ser preenchidos por água ou ar. Quando o submarino está na superfície, os tanques de lastro estão cheios de ar e a densidade total do submarino é menor que a da água ao seu redor (o submarino flutua). Na submersão, o próprio peso da embarcação faz com que a água flua naturalmente pelas aberturas de alagamento distribuídas no fundo do casco. Os tanques de lastro se enchem de água e o ar que ali estava escapa do submarino até que sua densidade total seja maior do que a da água que o cerca e então o submarino afunda. Para manter o submarino em uma determinada profundidade, regula-se a quantidade de ar e água dentro dos tanques de lastro de maneira que sua densidade total seja igual à da água ao seu redor (o submarino fica submerso e em equilíbrio).

Para que haja a emersão, ar comprimido é bombeado para os tanques de lastro (o que também é feito em caso de acidente, mas com ar comprimido a alta pressão, para que a subida à superfície seja mais rápida) e a água é forçada para fora do submarino até que sua densidade total seja menor que a da água ao seu redor.

Quando o submarino afunda devido a uma colisão ou devido a uma explosão, a tripulação imediatamente envia uma mensagem de socorro e, dependendo do desastre, o reator nuclear é desligado e a energia elétrica é mantida apenas por baterias. O socorro poderá ser feito por um veículo de resgate (minissubmarino) para remover a tripulação. Uma outra maneira seria elevá-lo até a superfície por meio de boias que seriam colocadas ao seu redor e infladas para fazê-lo flutuar.

Porém, o sucesso do resgate está relacionado a alguns fatores que incluem a profundidade do submarino, o terreno do fundo do mar, as correntes marítimas e as condições do tempo na superfície.

Particularmente no acidente do Kursk, a grande profundidade praticamente determinou a sorte da tripulação. Submerso a mais de 100 m, é muito difícil resgatar qualquer pessoa em vista da grande pressão de água. Pelo teorema de Stevin, a pressão hidrostática, isto é, a pressão devida apenas à coluna de líquido (PH = d.g.h onde PH é a pressão hidrostática, d é a densidade do líquido, g é a aceleração da gravidade e h a altura da coluna de líquido), ultrapassa 10 atmosferas. A essa pressão, para resgatar os marinheiros em um minissubmarino, segundo os oficiais russos, seriam necessárias até sete horas para trazê-los à tona. Tal subida lenta seria necessária a fim de se evitar males de descompressão, que poderiam até mesmo ser fatais. Um leigo poderia perguntar-se por que os marinheiros não poderiam deixar o submarino e subir simplesmente prendendo a respiração. Se saíssem do submarino, os homens morreriam esmagados pela fortíssima pressão.

Em ambiente menos hostil, os tripulantes poderiam sair nadando pelos tubos de disparo, vestindo trajes pressurizados. Para tal procedimento, a baixa temperatura do oceano - cerca de 4ºC - seria mais uma dificuldade a ultrapassar, e a tripulação teria hipotermia - diminuição excessiva da temperatura normal do corpo - quando a temperatura de seus corpos começasse a ficar muito mais baixa que 37ºC.

Um outro agravante foi a falta de comunicação. Em casos de acidentes, a tripulação de um submarino se comunica com o resgate por meio de um sistema de comunicação que emite ondas sonoras. No Kursk, este sistema pode ter sido danificado no acidente e, nesse caso, os únicos sinais vindos do submarino só poderiam ser produzidos por batidas nas paredes do casco, cujo ruído é captado na superfície por sensíveis sonares.

Em decorrência de uma série de condições adversas, o tempo para o resgate da tripulação foi se esgotando nos dias que se sucederam à tragédia, sepultando as chances de haver algum sobrevivente. Atualmente encalhado a cerca de 108 m de profundidade, o submarino Kursk provavelmente descansará em seu leito marinho com os reatores e o combustível nucleares.

Não podemos deixar de recomendar ao estudante que procure ler e se informar sobre as relações, implicações e consequências deste acidente não apenas do ponto de vista da física, mas também em outras áreas do conhecimento.

Dados sobre o Kursk: (revista VEJA de 23 de agosto de 2000)
 

Alguns exercícios para você testar seus conhecimentos:

1) (CESGRANRIO) Um mesmo corpo de massa m é colocado sucessivamente em 3 (três) recipientes cheios de líquidos com densidade diferentes, d1, d2 e d3, respectivamente. Nas posições indicadas nas figuras a seguir, o corpo e o líquido se encontram em equilíbrio. Nessas condições, pode-se afirmar que:

a) d1 = d2 = d3

b) d1 > d2 > d3

c) d1 = d2 < d3

d) d1 = d2 > d3

e) d1 < d2 < d3

2) (VUNESP) Considere o Princípio de Arquimedes aplicado às situações descritas e responda.

a) Um submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar. O módulo do empuxo, exercido pela água no submarino, é igual, maior ou menor que o peso do submarino?

b) Quando o submarino passa a flutuar, em repouso, na superfície do mar, o novo valor do empuxo, exercido pela água do submarino, será menor que o valor da situação anterior (completamente submerso). Explique por quê.

3) (FUVEST) Numa experiência de laboratório, os alunos observaram que uma bola de massa especial afundava na água. Arquimedes, um aluno criativo, pôs sal na água e viu que a bola flutuou. Já Ulisses conseguiu o mesmo efeito modelando a massa sob a forma de barquinho. Explique, com argumentos de Física, os efeitos observados por Arquimedes e por Ulisses.

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