Água quente + óleo frio
Experiência bastante simples usando óleo vegetal frio e água quente.
E como já era previsto, a água (mesmo quente) fica em baixo e o óleo (mesmo frio) fica em cima, demonstrando que é pura balela essa "tese" defendida atualmente pelos t3rrapl@nist@s, de que seria a energia/temperatura quem determina se um corpo sobe ou desce.
O que acontece na outra experiência (do tubo aquecido imerso na água) é tão somente a manifestação da Segunda Lei de Newton, que de forma simplificada diz que o somatório das forças é igual ao produto da massa pela aceleração.
Dessa forma, soma-se todas as forças que atuam sobre o tubo, se a força resultante for um vetor para cima, o objeto se deslocará para cima; e se for para baixo, o objeto se deslocará para baixo.
Existem pelo menos duas forças que estarão sempre presentes nesse esquema.
Uma delas é a ação da gravidade terrestre sobre o objeto. Se você pegar a Equação Universal Gravitacional Universal de Newton e substituir todos os respectivos valores, você encontrará uma força que é equivalente ao produto da massa do objeto por um valor aproximado de 9.8, valor este que convencionou-se chamar de "aceleração (gravitacional) g". A essa força damos o nome de "peso" ou "força peso".
A outra força que se faz sempre presente é a resultante das pressões que o fluido exerce sobre as faces do objeto imerso nesse mesmo fluido. A resultante dessas pressões é uma força proporcional ao volume de fluido deslocado e à densidade desse fluido. Essa força tem um vetor que aponta sempre para cima e damos a ela o nome de "empuxo", que é aquele mesmo empuxo que Arquimedes definiu como sendo o "peso de fluido deslocado". Essas duas definições (peso de fluido deslocado e resultante das pressões exercidas pelo fluido) são matematicamente equivalentes.
Quando temos apenas essas duas forças atuando (de forma significativa) temos um sistema com uma força que empurra o corpo para baixo (peso) e outra que o empurra para cima (empuxo), então a força que "vencer este cabo de guerra" é a que definirá se o objeto se deslocará para cima ou para baixo. Se o peso for maior que o empuxo, desloca-se para baixo. Se o empuxo for maior que o peso, desloca-se para cima. Matematicamente a equação do somatório dessas forças pode ser simplificada por uma expressão em função das densidades do objeto e do fluido, e dessa forma podemos simplificar o problema como uma simples comparação entre as densidades. Se a densidade do objeto for maior, a força peso (gravitacional) vence e o objeto se esloca para baixo. Se a densidade do fluido for maior, a força empuxo vence e o objeto se desloca para cima.
Mas esse "gabarito" só é válido se houver apenas essas duas forças atuando de forma significativa. Se houver uma terceira força no sistema não será mais possível simplificar o problema com uma mera comparação de densidades, mas continuará sendo válida a "lei do somatório das forças", de modo que se a força resultade desse somatório de 3 forças for uma força para cima, o objeto sofrerá uma aceleração para cima. Se a resultante for para baixo, sofrerá uma aceleração também para baixo.
Quando fazemos a imersão de um pequeno tubo com água quente dentro de uma bacia com água à temperatura ambiente, a diferença da temperatura da água próxima ao tubo (mais quente) e da água mais distante do tubo (menos quente) fará surgir as chamadas correntes de convecção, caracterizadas pelo deslocamento para cima da parte mais quente do fluido, e o deslocamento para baixo da parte mais fria do fluido. Em outras palavras, a parte menos densa do fluido se deslocando para cima e a parte mais densa se deslocando para baixo.
Esse deslocamento para cima da parte do fluido mais quente e mais próxima do tubo aquecido exerce uma força para cima no próprio tubo, e então um sistema com 3 forças:
I - força peso (ação gravitacional da Terra sobre o objeto); para baixo
II - força de empuxo (resultante das pressões exercidas pelo fluido); para cima
III - força devida as correntes de convecção; para cima
Se a soma de II com III for maior que I, o objeto se desloca para cima. Se I for maior que a soma de II com III o objeto se desloca para baixo. Este é o gabarito.
Por fim, recomendo que assistam o trecho da live do canal do Esaïas Navi em que o professor Edvaldo e o engenheiro Filipi Brandão falam sobre as correntes de convecção nos fluidos.
https://www.youtube.com/live/-miVKqk2...
Algumas experiências interessantes sobre correntes de convecção em líquidos:
• Convection currents in a beaker of water
• Convection in Water – Simple Physics Exper...
• Video
• YouTube's best convection currents video! ...
Aqui tem outra experiência bem interessante. Como os TPs explicariam os movimentos de subida e descida do gelo? Estaria o gelo "ganhando e perdendo energia"?
• Ice Cube Experiment
É isso, senhoras e senhores. As Leis de Newton continuam sendo válidas até a segunda ordem.