Como será que funciona um submarino?
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Ciência

Como será que funciona um submarino?

Você já se perguntou como um submarino funciona? Essas maravilhosas máquinas subaquáticas não apenas flutuam, mas também mergulham em profundezas que nos deixam maravilhados. Operar um submarino envolve uma série de complexidades engenhosas, que vão desde a flutuabilidade até os sistemas de propulsão. Vamos explorar o mundo fascinante dos submarinos e suas operações.

A Ciência da Flutuabilidade nos Submarinos

Os submarinos são máquinas fascinantes que funcionam com um princípio essencial da física: a flutuabilidade. A capacidade de um submarino submergir e emergir depende do controle preciso dessa flutuabilidade.

Mas como isso realmente funciona?

A flutuabilidade é controlada pelos tanques de lastro do submarino. Quando um submarino deseja submergir, os tanques de lastro são preenchidos com água, o que aumenta a densidade da embarcação comparada ao volume de água deslocada. Isso faz com que o submarino afunde.

Para emergir, o submarino utiliza tanques de lastro preenchendo-os com ar comprimido, expelindo a água e diminuindo a densidade total. Isso faz com que o submarino emergir facilmente. Esse processo é elegantemente demonstrado pelo principio de Arquimedes, que afirma que um corpo imerso em um fluido é empurrado para cima por uma força igual ao peso do fluido deslocado.

Esses ajustes na flutuabilidade são fundamentais para operações discretas e seguras no vasto e imprevisível oceano. É esta compreensão básica da flutuabilidade que possibilita aos submarinos conduzir missões a grandes profundidades ou mesmo flutuar suavemente na superfície.

Mecanismo de Propulsão: Movendo-se Abaixo d’Água

Outro aspecto fundamental de como um submarino funciona é seu mecanismo de propulsão. A energia e o movimento de um submarino dependem de suas necessidades de viagem e da fonte de energia utilizada.

A maioria dos submarinos modernos utiliza energia nuclear ou motores a diesel-elétricos. Submarinos nucleares dispõem de um reator nuclear que aquece a água, criando vapor que movimenta turbinas ligadas a hélices. Este sistema permite que submarinos nucleares permaneçam submersos por meses, já que o combustível nuclear é extremamente eficiente.

Já os submarinos a diesel-elétricos possuem motores a diesel que carregam baterias. Embaixo d’água, eles são acionados por motores elétricos alimentados por essas baterias. Esses submarinos são menos capazes de permanecer submersos por longos períodos, quando comparados aos nucleares, devido à necessidade de ar renovado e recarga das baterias.

O design hidrodinâmico dos submarinos também contribui para sua capacidade de navegar silenciosamente e eficientemente através da água, minimizando a resistência. Esses fatores juntos tornam o sistema de propulsão dos submarinos crucial para sua rapidez, furtividade e capacidade operacional.

Submarinos e a Tecnologia de Comunicação

Comunicar-se debaixo d’água é um desafio significativo para submarinos, devido à absorção do sinal pelas ondas. Este desafio requer soluções inovadoras e tecnológicas.

A comunicação subaquática é normalmente realizada por ondas de rádio de muito baixa frequência (VLF) ou extremamente baixa frequência (ELF). No entanto, essas ondas possuem larguras de banda limitadas, permitindo apenas taxas de transmissão de dados pequenas. Portanto, a comunicação por VLF e ELF é frequentemente usada para envios de mensagens curtas ou sinais codificados.

Outra solução envolve o uso de sistemas de comunicação acústica baseando-se em ondas sonoras para transmitir e receber sinais. Embora eficiente em termos de alcance, este método é mais suscetível a interferências e pode resultar em atrasos.

Quando na superfície ou próximo a ela, os submarinos podem usar sistemas convencionais de comunicação por satélite para transmitir dados de forma mais rápida e eficiente. Esses métodos são vitais para manter a integridade das operações e garantir a ligação constante com as autoridades em terra.

Como a Estrutura dos Submarinos Suporta Pressões Profundas

A estrutura de um submarino é projetada para suportar as pressões extremas encontradas nas profundezas do oceano. Este é um dos feitos mais impressionantes da engenharia naval.

Quando um submarino submerge, a pressão externa aumenta significamente. Para lidar com isso, a estrutura é confeccionada em materiais resistentes, principalmente aço de alta resistência. O design da casca do submarino é arredondado para distribuir as pressões uniformemente e evitar pontos de tensão, prevenindo vazamentos e rupturas.

Além disso, submarinos são equipados com uma estrutura interna chamada casco de pressão, que é onde a tripulação e a maioria dos equipamentos são alojados. O casco de pressão é mantido a uma pressão interna padrão, enquanto suporta as pressões externas tremendas do ambiente subaquático. Essa pressão interna permite que os submarinos operem de forma segura enquanto mergulham a profundidades requeridas por missões específicas.

Adicionalmente, sistemas de monitoramento sofisticados estão constantemente medindo as tensões e pressões para permitir ajustes em tempo real, assegurando a segurança da tripulação e a integridade estrutural do submarino. A engenharia por trás da resistência à pressão é, sem dúvida, um testamento ao poder e precisão da tecnologia moderna.


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