Fonte de Heron

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SUMÁRIO 
 
1 - INTRODUÇÃO...................................................................................................3 
2 - OBJETIVO.........................................................................................................5 
3 - ELABORAÇÃO E FUNCIONAMENTO DA FONTE DE HERON .................... 6 
4 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DE FUNCIONAMENTO..................................9 
5 - CONCLUSÃO..................................................................................................11 
6 – ANEXO.............................................................................................................12 
6.1 – FOTOS..........................................................................................................12 
7. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O nome da fonte foi atribuído ao matemático de Alexandria, Heron (ou Hero), 
que além de matemático foi engenheiro e físico. Heron nos prestigiou com grandes 
invenções como: o primeiro motor movido a vapor, “aelolipile” (um equipamento que 
funciona como “bobina”, também a base de vapor), e também contribuiu e facilitou o 
cálculo da área de um triangulo em função de seus lados. Em astronomia, ele 
colaborou com a elaboração do método que computa as distâncias entre Roma e 
Alexandria por meio da hora local do eclipse lunar. 
Dentre tantas colaborações, em especial temos a fonte de Heron, que 
inicialmente foi tida como enfeite e hoje sua contribuição tem sido no meio didático. 
Originalmente a invenção consiste em um vaso aberto e dois esféricos 
fechados: o primeiro, que chamamos de A, totalmente aberto à atmosfera, e os 
outros dois fechados, que chamamos de B e C, todos conectados por três tubos. 
Para que comece a trabalhar, o vaso B deve estar com parte da sua 
capacidade cheia de água, os vasos A e C devem estar completamente cheios. Com 
o objetivo de estabelecer uma “coluna” de água no tubo que interliga ambos os 
vasos, insere – se água no vaso A o suficiente para encher o tubo que o conecta ao 
vaso C para que a pressão no interior dos vasos B e C aumente. O escoamento da 
água do vaso B se dá devido ao aumento de pressão no interior do vaso, que por 
sua vez, deverá ser maior que a atmosférica, para que a água escoe pelo tubo 
fazendo com que jorre água para o vaso A. 
Para iniciar seu funcionamento, inserimos uma determinada quantidade de 
liquido no primeiro vaso (A), a quantidade de liquido inserida ajuda a regular a altura 
máxima que o “chafariz” pode chegar e o tempo em que a fonte fica ativa em seu 
funcionamento. O conteúdo liquido contido na fonte A, flui pelo tubo que mantém a 
“coluna de água” e acaba cessando o funcionamento do vaso A quando toda água 
contida no B escoa para o primeiro. 
Com o passar dos anos, várias versões foram surgindo posteriormente à sua 
invenção, facilitando, simplificando e utilizando de materiais alternativos para a sua 
construção, como por exemplo: garrafa pet ou galão de água. 
Esse aparato criado por Heron, inicialmente, parece um equipamento de 
função contínua, porém, percebe – se que devido a sua diferença de energia de 
potencial entre os vasos, dá – se origem a um fluxo do liquido de um reservatório 
para o outro, dando a impressão de uma fonte de água contínua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVO 
O objetivo deste trabalho é avaliar e empregar os conhecimentos adquiridos 
pela equipe do curso de Engenharia, de forma prática e eficaz. Sendo um curso de 
automação, é fundamental o processo de elaboração deste projeto, uma vez que 
trata – se de conteúdos vistos em sala e a aplicação prática dos mesmos. 
Aprender a organizar ideias, compartilhar as mesmas, organização da mão – 
de – obra disposta, seguir planejamento de construção e desenvolvimento no âmbito 
físico do trabalho e principalmente traçar e cumprir metas no que se refere à 
excelência do funcionamento do protótipo. 
Sendo um dos objetivos também entender como esse aparato parece desafiar 
a lei de conservação de energia e sugerir a reprodução da fonte a partir de materiais 
recicláveis e alternativos a fim de torna – la portátil. É fundamental para a 
compreensão dos princípios de hidrodinâmica, por esse motivo também é utilizada 
no meio didático, com o intuito de mostrar de forma simples os princípios básicos da 
hidrodinâmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. ELABORAÇÃO E FUNCIONAMENTO DA FONTE DE HERON 
 
 
 
Primeiramente, para a construção da fonte de Heron, foram necessárias três 
garrafas pet, mangueira pneumática, conexões pneumáticas de “engate rápido”. 
Fizemos inicialmente a preparação das garrafas colando as duas primeiras uma na 
outra, e logo após cortamos o terceiro galão e utilizamos 1/3 de seu material, mais 
precisamente a parte de cima, na qual se encontra a saída para a água. 
Colocamos determinada quantidade de liquido nesse galão que foi cortado, 
restando apenas 1/3 da parte superior, que é aonde se encontra a saída de água, 
para iniciarmos seu funcionamento. 
Interligamos as garrafas com as mangueiras pneumáticas a partir de um furo 
feito nas tampas de cada uma. A partir disso, iniciamos o experimento. Colocamos o 
liquido e devido a este furo nas extremidades das garrafas, os quais a mangueira 
pneumática está conectada, a água desce até o nível um. A agua irá descer por uma 
das mangueiras, que a princípio estará vazia. O conteúdo irá encher a garrafa e 
expulsar o ar contido em seu interior pela outra mangueira que irá para a garrafa de 
cima, que estará enchendo de água. 
Conforme a garrafa de baixo (que a princípio estava vazia) for atingindo o seu 
nível de enchimento, a sua pressão interna também irá aumentar e fazer com que o 
ar seja expulso apenas pelo o outro furo feito ao cano. Esse ar entrará na garrafa 
acima aumentando a pressão interna da garrafa de cima, fazendo com que a água 
contida no galão se desloque para o outro furo acoplado à mangueira. A tampa das 
garrafas foi vedada e o furo pelo qual a mangueira passa foi preciso para evitar 
perdas de pressão. 
Com o aumento da pressão interna do galão de cima, faz com que o liquido 
seja deslocado para o outro cano, consequentemente esse liquido é forçado a subir 
até a parte superior aonde possui menor pressão, por meio do outro cano que passa 
através do outro galão, e sem nenhuma obstrução entre o liquido e a garrafa 
superior (que foi cortado primeiramente, utilizando apenas a parte superior da 
garrafa), o liquido começa a “jorrar”, formando um chafariz. 
Quando o liquido começa a sair pela mangueira, o galão superior começa a 
encher novamente por meio da mesma saída da mangueira a qual o liquido se 
deslocou até a primeira garrafa e retornou novamente até a garrafa de menor nível, 
recomeçando o clico novamente. 
Esse processo ocorrerá até todo o liquido contido na garrafa de cima acabe. 
Para iniciar novamente o funcionamento da Fonte de Heron, primeiramente deve – 
se encher a garrafa superior e esvaziar todo o liquido que constar na garrafa de cima 
manualmente. 
Conforme variamos a quantidade do liquido contido nas garrafas, a Fonte de 
Heron alternava o tempo em que ficava funcionando e também a altura com que 
“jorrava” formando um chafariz. 
 
 
 
4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DE FUNCIONAMENTO 
 
Tendo por base a água como liquido e sendo sua viscosidade nula, partindo 
do princípio em que a fonte já esteja trabalhando e o nível da água esteja constanteno recipiente A (figura abaixo) tendo como referência os pontos 1, 2, 3 e 4 
 
Utilizamos a equação de Bernoulli, que consiste em: 
 
Onde: 
 
E a partir disso, obtemos: 
 
Utilizando o exemplo da figura acima com o intuito de explicar o que ocorre 
com o funcionamento da fonte, a pressão sofrida pelo ponto 2 é maior que a pressão 
atmosférica e sendo a densidade do ar menor que a da água, a pressão no ponto 3, 
P3, sendo igual a P2: 
 
Utilizando os pontos 3 e 4 como referência para aplicação da equação de 
Bernoulli, obtemos: 
 
Onde: 
 
 
No ponto 4, a vazão de água é igual a vazão de água transportada pela 
mangueira que conecta A e C. As velocidades que constam na superfície dos 
líquidos contidos nos recipientes são iguais aos diâmetros internos de B e C (v3 = v2), 
e então chegamos a equação de n.º 4: 
 
Dessa forma, para que a fonte inicie seu trabalho, a altura h1 deve ser maior 
que a h2. 
 
5. CONCLUSÃO 
 
A elaboração da Fonte de Heron foi concebida com sucesso, seu 
funcionamento foi de acordo com o esperado e não houve complicações. Esse 
instrumento pode ser utilizado em aulas teóricas para ensinar o princípio da 
hidrodinâmica, pois, é portátil e de fácil manuseio. 
 Os princípios que observamos nesse instrumento é que recipientes 
interligados em alturas distintas, sofrem variações de pressões internas dentro do 
recipiente, o que pode possibilitar que a Fonte de Heron se torne um chafariz que 
funciona a base da diferença da força exercida pela gravidade, sem bateria elétrica 
ou qualquer entrada de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. ANEXO 
6.1. FOTOS 
 
 
Fonte sendo montada, ainda no início, com a fixação das garrafas pet uma na outra 
 
 
 
 
Fixação das mangueiras que foram acopladas ás garrafas 
 
 
Fonte já montada, pronta para o funcionamento 
 
Grupo completo para a apresentação da fonte de héron 
 
 
 
 
 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
 
NETO, L. F., Disponível em: http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_25.asp. 
Data de acesso: 11 de maio de 2015. 
MARDEGAN, J. R. L., Disponível em: 
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_
2006/JoseR-Cerdeira_F809_RF.pdf. Data de Acesso: 19 de maio de 2015. 
SEARA DA CIÊNCIA. Disponível em: 
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/flu5.htm. Data de acesso: 19 de maio de 
2015.