Como um submarino consegue afundar e subir na água?
Um navio normal é projetado para flutuar. Um submarino, por outro lado, consegue controlar sua flutuabilidade para permanecer na superfície, afundar ou voltar a subir.
Mas como uma estrutura gigantesca de metal consegue fazer isso?
A resposta está principalmente em uma combinação de água, ar, tanques de lastro e o princípio de Arquimedes.
E o mais interessante é que o submarino não precisa simplesmente “lutar contra a água”. Ele altera cuidadosamente sua relação com ela para controlar a profundidade.
O princípio de Arquimedes explica tudo
Para entender como um submarino afunda e sobe, primeiro precisamos lembrar de um princípio básico da física.
O princípio de Arquimedes afirma que um corpo mergulhado em um fluido recebe uma força para cima igual ao peso do fluido deslocado.
É o chamado empuxo.
Em termos simples:
Se o empuxo for suficiente para equilibrar ou superar o peso do submarino, ele consegue permanecer flutuando. Se a relação entre peso e empuxo mudar, ele pode começar a afundar.
É justamente essa relação que o submarino consegue controlar.
O segredo está nos tanques de lastro
Os tanques de lastro são fundamentais para controlar a flutuabilidade do submarino.
Eles ficam integrados à estrutura da embarcação e podem receber água ou ar.
Quando o submarino está na superfície, os tanques principais de lastro contêm principalmente ar. Isso ajuda a manter a embarcação com flutuabilidade positiva.
Para começar a submergir, válvulas permitem que o ar escape enquanto a água do mar entra nos tanques.
Com mais água dentro deles, a condição de flutuabilidade do submarino muda e ele começa a descer.
E como ele volta para cima?
O processo pode ser invertido.
Quando o submarino precisa subir, ar comprimido é direcionado para os tanques de lastro, expulsando parte da água.
Com a água sendo retirada dos tanques, a condição de flutuabilidade muda novamente e o submarino passa a subir.
A lógica básica pode ser resumida assim:
Mais água nos tanques → menor flutuabilidade → submersão
Mais ar nos tanques → maior flutuabilidade → subida
Como o submarino controla a profundidade?
Controlar um submarino não significa apenas escolher entre “flutuar” e “afundar”.
Ele também precisa conseguir permanecer em uma determinada profundidade.
Para isso, além dos tanques de lastro, existem outros sistemas de controle.
Os hidroplanos funcionam de maneira semelhante às superfícies de controle de uma aeronave, mas dentro da água. Eles ajudam a controlar a inclinação e o movimento vertical do submarino enquanto ele navega.
Os leme(s) também ajudam no controle da direção.
Assim, os tanques de lastro são fundamentais para alterar a flutuabilidade, enquanto os sistemas de controle hidrodinâmico ajudam a controlar ângulo, direção e movimento durante a navegação.
Por que a pressão aumenta quando o submarino desce?
Existe outro desafio importante: a pressão da água.
Quanto maior a profundidade, maior é a quantidade de água acima do submarino. Isso faz com que a pressão aumente.
Uma aproximação bastante usada é considerar que a pressão aumenta em cerca de 1 atmosfera a cada 10 metros de profundidade.
Isso significa que um submarino precisa ser projetado para suportar enormes forças externas.
Por isso, sua estrutura utiliza materiais e formatos capazes de resistir à pressão da água.
A profundidade máxima segura não é igual para todos os submarinos. Ela depende do projeto, dos materiais, da estrutura e da classe da embarcação.
Alguns submarinos militares podem operar a centenas de metros de profundidade, enquanto veículos submersíveis desenvolvidos para pesquisa podem alcançar profundidades de milhares de metros.
O que aconteceria se a estrutura não suportasse a pressão?
Aqui está uma das partes mais impressionantes da engenharia submarina.
Enquanto um submarino está submerso, a pressão da água atua continuamente sobre sua estrutura.
Se a pressão externa ultrapassar os limites para os quais a estrutura foi projetada, o casco pode sofrer deformações ou falhar.
Por isso, determinar a profundidade operacional de um submarino envolve cálculos estruturais extremamente importantes.
Não existe uma profundidade “mágica” na qual todos os submarinos quebram.
Cada projeto possui seus próprios limites.
Você sabia?
Submarinos são projetados para conseguir submergir rapidamente em situações que exigem uma descida urgente.
Esse tipo de manobra é especialmente importante em contextos militares, nos quais permanecer na superfície pode aumentar a exposição da embarcação.
A velocidade dessa operação depende do projeto e das condições de operação do submarino.
Um submarino nuclear funciona de forma diferente?
Sim e não.
A propulsão pode ser completamente diferente, mas o princípio básico utilizado para controlar a flutuabilidade continua relacionado aos tanques de lastro.
Submarinos convencionais podem utilizar motores diesel-elétricos e baterias, enquanto submarinos nucleares utilizam um reator nuclear para gerar energia.
Isso muda principalmente a forma como o submarino produz e utiliza energia para se deslocar.
O princípio físico usado para controlar sua flutuabilidade, porém, continua baseado na relação entre peso, empuxo, água e ar.
Então por que um submarino não simplesmente afunda?
Porque ele não é apenas um objeto pesado colocado na água.
Sua estrutura foi projetada para controlar a relação entre peso e empuxo.
Os tanques de lastro permitem alterar a quantidade de água e ar associada à flutuabilidade da embarcação.
Quando o submarino precisa descer, a água entra nos tanques de lastro.
Quando precisa subir, ar comprimido expulsa essa água.
Enquanto isso, hidroplanos e outros sistemas ajudam a controlar seu movimento e sua orientação.
É uma combinação de física, engenharia mecânica, hidrodinâmica e controle funcionando ao mesmo tempo.
Perguntas frequentes
Qual princípio da física explica a flutuação de um submarino?
O princípio de Arquimedes: um objeto flutua quando desloca uma quantidade de água com peso igual ao seu próprio peso, e afunda quando pesa mais do que a água deslocada. O submarino controla isso ajustando sua densidade através dos tanques de lastro.
Os tanques de lastro são o único mecanismo de controle?
Eles são o mecanismo principal para controlar a densidade geral, mas submarinos também usam hidroplanos (superfícies parecidas com asas) e o leme para ajudar a controlar o ângulo de mergulho e a direção enquanto navegam submersos.
Qual a profundidade máxima que um submarino consegue alcançar?
O limite de profundidade depende do projeto específico do casco, dos materiais usados e da classe do submarino — varia bastante entre modelos militares, de pesquisa e submersíveis de exploração.
O que acontece se um submarino ultrapassar seu limite de profundidade?
O casco pode sofrer uma falha estrutural, já que ele é projetado para resistir até um determinado limite de pressão específico do seu projeto — por isso os limites operacionais de profundidade são definidos com margem de segurança em relação ao limite estrutural real..
Um submarino nuclear usa um princípio diferente para afundar?
O mecanismo básico de controle de densidade pelos tanques de lastro é o mesmo. A principal diferença entre submarinos nucleares e convencionais está no sistema de propulsão, não no princípio usado para mergulhar e subir.
Fontes e leituras recomendadas
- HowStuffWorks — Diving and Surfacing – How Submarines Work
- NPR / Woods Hole Oceanographic Institution — A Quick Dive Into How Submarines Work
- Wikipedia — Ballast tank
- Wikipedia — Submarine depth ratings
Conclusão
No fim das contas, um submarino não “luta” contra a física pra afundar e subir — ele simplesmente usa o mesmo princípio que faz um barco de papel flutuar na banheira, só que com um controle de precisão que poucas outras máquinas humanas alcançam debaixo d’água.
É engenharia clássica resolvendo, com ar e água, um problema que parece exigir tecnologia futurista. Se você gostou de entender como a física resolve desafios de engenharia assim, vale ler também sobre como um avião consegue voar sendo tão pesado — outro caso em que equilibrar forças invisíveis é o segredo de tudo.
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— Lucas Gabriel (Oreki) – 2026