Tensão superficial e seus fenômenos

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Física II 
 
 
 
 
TENSÃO SUPERFICIAL E SEUS FENÔMENOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
 
Introdução .................................................................................................................................... 2 
 
Objetivos ....................................................................................................................................... 2 
 
1.Tensão superficial ..................................................................................................................... 2 
1.1.Exemplos em líquidos ......................................................................................................... 5 
1.2.Alguns fenômenos .............................................................................................................. 5 
 
Exercícios ...................................................................................................................................... 6 
 
Gabarito ........................................................................................................................................ 8 
 
Resumo ......................................................................................................................................... 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
Introdução 
Uma brincadeira comum em que crianças, e mesmo adultos, costumam 
desenvolver e se divertir é a da produção de bolhas de sabão. Elas são produzidas a 
partir de uma mistura de sabão e água, na qual são sopradas através de uma 
abertura pequena (algo circular, como um simples tubo de caneta), as bolhas em 
geral duram poucos instantes, logo estouram – mas é o suficiente para fazer a alegria 
de quem está na brincadeira. Dependendo de como a luz passa por elas, vemos 
bolhas bastante coloridas, também as vemos dos mais diversos tamanhos, 
dependendo da destreza de quem as produz. 
Do ponto de vista físico, a bolha de sabão é formada por uma película 
bastante fina de sabão e água, uma fina camada de sabão fica entre duas camadas 
de moléculas de água, ela possui uma superfície iridescente – nome dado a 
superfícies que refletem as cores clássicas do arco íris: vermelho, laranja, amarelo, 
verde, azul, anil e violeta. Mas como é possível que, mesmo por alguns instantes, 
essas bolhas pairem no ar? Bem, para responder de maneira coerente essa e outras 
perguntas que você possa ter pensado sobre o fenômeno das bolhas de sabão, 
precisamos explorar o conceito de tensão superficial que discutiremos nessa 
apostila. 
Objetivos 
• Conceituar tensão superficial. 
• Conhecer fenômenos causados pela tensão superficial. 
 
1. Tensão superficial 
Você já viu uma gota de orvalho deslizando suavemente sobre uma superfície 
como o capô de um automóvel ou mesmo uma folha? Bem, o que acontece é que as 
moléculas de água dessa gota têm forte aderência entre si e baixa aderência com a 
superfície. Esse fenômeno está diretamente ligado ao conceito de tensão superficial, 
que é o que dá a essas aglomerações de moléculas de água a forma próxima de uma 
esfera, como no exemplo da figura seguinte. 
01 
 
3 
 
Gota de orvalho em folha. É a tensão superficial que dá a forma da gota. 
 
A forma esférica da gota acontece porque a esfera é o formato que apresenta 
menor razão entre área superficial e volume. 
Dessa forma, pelos exemplos citados até agora, podemos perceber que a 
tensão superficial está relacionada ao comportamento da superfície de um líquido – 
ela dá a forma da gota de orvalho e da bolha de sabão. Mas por que isso acontece? 
Bem, a tensão superficial é um fenômeno físico que ocorre por meio de uma 
interface entre duas fases químicas. Lembrando que fase é um aspecto da matéria 
em que, microscopicamente, uma região do espaço mantém as características físicas 
uniforme, ou seja, mantém a mesma composição química e o mesmo estado físico. 
O efeito da tensão superficial em um líquido é fazer com que a camada mais 
superficial desse líquido se comporte como uma membrana elástica – por isso a 
bolha de sabão mantém seu formato mesmo que por alguns instantes. 
 
FIQUE ATENTO! 
 
 
 
 
Essa propriedade tem como origem as forças de coesão entre as moléculas 
semelhantes, na qual tem-se resultante vetorial na interface entre as fases. Isso 
significa que enquanto no líquido interior há atração molecular em todas as 
direções, na superfície do líquido há atração molecular apenas laterais e internas, o 
que causa um desbalanço de forças de atração, levando a interface se comportar 
como se fosse uma superfície elástica, observe a figura a seguir. 
 
A tensão superficial é uma grandeza física vetorial, 
tendo direção tangente à superfície de separação e 
sendo normal à linha limite da membrana superficial; 
tem sentido relacionado à tendência do movimento de 
contração da membrana superficial. Mais à frente 
veremos como calcular a sua intensidade. 
 
 
4 
 
02 
Enquanto no interior do líquido há atração molecular para todos os lados, na superfície há apenas 
laterais e internas. 
 
A tensão superficial é representada pela letra grega gamma
( ).
Matematicamente, podemos expressar sua intensidade como a razão entre a 
intensidade da força F, exercida paralelamente à superfície de um líquido, e o 
comprimento (L) da linha atuante da força: 
 
IMPORTANTE! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A tensão superficial pode também ser apresentada na forma de energia por 
unidade de área, pois essa forma é correspondente à força por comprimento. Dessa 
forma, ela pode também ser chamada de energia de superfície e, nesse caso, sua 
unidade no SI será o joule por metro quadrado (
2/J m
). 
Além de unidades do SI, a tensão superficial pode aparecer em unidades do 
sistema CGS, como em dina por centímetro e erg por centímetro quadrado. Dessa 
forma, temos a equivalência entre as unidades: 
F
L
 −
 
Fazendo a análise dimensional da equação, teremos: 
 
 
 
F N
L m
 = =
 
Ou seja, a unidade padrão SI da tensão superficial é o 
newton por metro (N/m). 
 
 
 
5 
 
 
3 3
2 2
dyn erg N J
1 1 10 10
cm cm m m
− − = = = = 
 
1.1. Exemplos em líquidos 
A tabela a seguir apresenta alguns exemplos de valores da tensão superficial 
em alguns líquidos em relação à temperatura em que se encontram, tabela seguinte. 
Líquido Temperatura (°C) 
Tensão superficial 
(dyn/cm) 
Tensão superficial 
(N/m) 
Mercúrio 15 487 0,487 
Água 0 75,64 0,07564 
Água 20 72,87 0,07287 
Glicerina 20 63 0,063 
Acetona 20 23,7 0,0237 
Etanol 20 22,27 0,02227 
Octano 20 21,8 0,0218 
Isopropanol 20 21,7 0,0217 
Hexano 20 18,4 0,0184 
Fonte: Elaborada pelo autor, 2019 
 
1.2. Alguns fenômenos 
Além dos fenômenos já citados ao longo da apostila, como os da bolha de 
sabão e da gota de orvalho, outros fenômenos naturais acontecem devido à tensão 
superficial. Vamos ver mais alguns exemplos? 
Você provavelmente já viu uma gota de água caindo de uma torneira recém-
fechada, certo? A água, que inicialmente estava caindo em filete, ganha mais massa 
em sua extremidade até que se estreita em um ponto no qual a tensão superficial 
não possui mais capacidade de manter uma pequena massa dessa água junto ao 
filete que escorria, a partir de então ocorre a separação e a gota assume sua 
conhecida forma esférica dada pela tensão superficial. Nesse fenômeno houve ação 
da força gravitacional, que estreitou o filete, e da tensão superficial, que formouas 
gotas, figura seguinte. 
 
6 
 
03 
A gravidade e a tensão superficial formam as gotas de água em um filete que escorre em uma 
torneira. 
 
Outro fenômeno bastante interessante ligado à tensão superficial é o de 
objetos mais densos que a água “flutuarem” em sua superfície por alguns 
momentos, por exemplo, quando jogamos uma pedra com velocidade horizontal 
sobre a superfície horizontal de um rio. A pedra bate algumas vezes na água antes de 
afundar, figura seguinte. 
 
04 
Uma pedra pode ser jogada horizontalmente em uma superfície de água e não afundar 
imediatamente. 
 
E você, conhece algum outro fenômeno que possa ser explicado pelo 
conceito de tensão superficial? 
Exercícios 
1) (Autor, 2019) A tensão superficial é uma grandeza física que explica 
muitos fenômenos envolvendo líquidos. Sobre esse conceito e seus 
fenômenos, considere as afirmações a seguir. 
 
7 
 
I. Quando não há ação de forças externas sobre o líquido existe 
uma tendência de o líquido ficar em forma de esfera, forma que 
tem a menor razão entre sua área superficial e seu volume. 
II. As moléculas de água na superfície de um recipiente sofrem 
ação de força resultante de atração que as puxa para o interior 
do líquido, pois elas não têm ação de força de atração acima 
delas. 
III. Para uma mesma linha de ação, quanto maior for a intensidade 
de força que age, menor será a tensão superficial nesse líquido. 
IV. Uma bolha de sabão é formada por duas camadas: uma de 
água (interna) e outra de sabão (externa). 
Marque a alternativa que contém todas as afirmações corretas. 
a) I 
b) I e II 
c) I, II e III 
d) I, II, III e IV 
e) II e IV 
 
2) (Autor, 2019) Basiliscusbasiliscus é o nome científico de uma espécie de 
lagarto da família Corytophanidae, que vive nas selvas da América Central 
e do Sul. Esse lagarto também leva o nome de jesus christlizard (lagarto 
jesus cristo), isso porque tem a capacidade de correr sobre a água. Ele 
consegue chegar à velocidade de 1,5 m/s e anda uns 4,5 m antes de 
afundar na água. Para conseguir essa façanha, o lagarto possui uma fileira 
de escamas ao redor de cada dedo, aumentando a área de suas patas, o 
que lhe dá mais estabilidade sobre a superfície da água. 
Sobre essa capacidade do lagarto andar sobre a água, podemos afirmar 
que: 
a) Independente da velocidade com que o lagarto entre na água, ele 
conseguirá andar sobre ela, pois o formato de sua pata é o único 
fator que o permite fazer isso. 
b) Ao entrar na água, o lagarto precisa separar mais o espaço ao 
redor de cada dedo, de maneira que diminua seu peso total sobre 
a água, permitindo que corra sobre ela. 
c) Se o lagarto entrar com uma velocidade menor, com certeza 
conseguirá andar mais que os costumeiros 4,5 m, pois gastará 
menos energia em velocidade e mais em estabilidade. 
d) A tensão superficial, nesse caso, não é o fato principal que faz com 
que o lagarto consiga andar sobre a água, pois o formato de sua 
 
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pata permitiria ele andar em qualquer ambiente, independente de 
existir tensão superficial. 
e) O formato de suas patas e sua velocidade inicial ao entrar na água 
permitem que o lagarto ande sobre ela, pois o contato veloz com a 
água cria uma tensão superficial no líquido, que se comporta como 
uma membrana elástica. 
 
 
3) (Autor, 2019) Uma pedra é lançada horizontalmente sobre a superfície de 
um rio e quica algumas vezes antes de afundar. Considerando que isso 
aconteceu em condições normais de temperatura e pressão (CNTP) e que, 
em uma determinada quicada, a força resultante 
F
agiu em uma linha de 
ação de 2 cm, calcule o valor aproximado da intensidade dessa força 
resultante. 
a) 
30,5 10 N−
 
b) 
31,0 10 N−
 
c) 
31,5 10 N−
 
d) 
32,5 10 N−
 
e) 
33,5 10 N−
 
Gabarito 
1) B 
I. Correta. 
II. Correta. 
III. Incorreta. A tensão superficial é diretamente proporcional à aplicação 
da força: 
F
L
 =
 
Dessa forma, quanto maior a intensidade, maior a tensão superficial. 
IV. Incorreta. A parede da bolha é formada por uma fina camada de 
moléculas de água entre duas finas camadas de sabão. É o sabão que 
mantém a estabilidade da bolha. 
 
2) E 
a) Incorreta. Ele precisa ter velocidade inicial suficiente. 
 
9 
 
b) Incorreta. Não há como o lagarto diminuir seu peso. 
c) Incorreta. Quanto menor a velocidade de entrada, menos o lagarto 
conseguirá avançar. 
d) Incorreta. Se não houvesse tensão superficial, o líquido não se 
comportaria como uma membrana elástica. 
e) Correta. 
3) C 
Nas CNTP temos que a temperatura é de 0ºC. A essa temperatura, a 
tensão superficial da água é de 0,07564 N/m (ver tabela no item 
“exemplos em líquidos”). A força age em L = 2 cm = 0,02 m. Dessa forma, 
pela definição de tensão superficial: 
( ) ( )
3
F
L
F
0,0754N m
0,02m
F 0,02m 0,0754N m
F 0,001508N 1,5 10 N−
 =
=
= 
=  
 
Resumo 
Vamos relembrar os principais pontos abordados nessa apostila. Vimos que 
tensão superficial ocorre por meio de uma interface entre duas fases químicas e que 
ela é uma grandeza física vetorial, ou seja, possui intensidade, direção e sentido. 
A intensidade é dada por 
F
L
 =
, a direção é tangente à superfície de 
separação e normal à linha limite e o sentido se relaciona à tendência de contração 
da membrana superficial. 
No SI a tensão superficial pode ser dada em newtons por metro ou joule por 
metro quadrado. 
A tensão superficial faz com que o líquido se comporte como se fosse uma 
membrana elástica. Ela forma as bolhas de sabão e as gotas da água, por exemplo. 
Além disso, ela permite que objetos mais densos que a água, flutuem e que animais 
andem sobre ela. 
Para fechar, vimos que a tensão superficial e a gravidade são responsáveis 
por formar as gotas de água em um filete de água saindo de uma torneira, além 
 
10 
 
disso, é a tensão superficial responsável por uma pedra bata na água sem afundar 
quando jogada perpendicularmente. 
 
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Referências bibliográficas 
BUSH, John W. M..MIT Lecture Notes on Surface Tension, lecture 5. Http://web.mit.edu, Massachusetts, n. 5, p.1-
8, 01 maio 2004. Disponível em: <http://web.mit.edu/1.63/www/Lec-notes/Surfacetension/Lecture5.pdf>. 
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WHITE, Harvey Elliott. Modern College Physics. 6. ed. Belmont: Wadsworth Publishing, 1972. 800 p. 
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