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FÍSICA PROF.ª RISÔLDA FARIAS PROF. NELSON BEZERRA EM EJA 1ª FASE
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FÍSICAPROF.ª RISÔLDA FARIASPROF. NELSON BEZERRA
EM EJA 1ªFASE
Unidade IIIEnergia: conservação e transformação
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Aula 12.2Conteúdos
• Princípio de Arquimedes e de Pascal. • Empuxo.
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Habilidade • Entender os conceitos do princípio de Pascal e
Arquimedes, bem como o conceito de empuxo para aplicá-los na resolução de problemas.
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Em nossa aula anterior começamos a estudar os conceitos da hidrostática. Vimos o conceito de pressão e densidade. A pressão é uma grandeza escalar que relaciona a força e a área de atuação da mesma, já a densidade é a relação entre a massa do corpo e seu volume. A densidade também é uma grandeza escalar. Vamos agora estudar os teoremas de Arquimedes e de Pascal, assim como a definição do empuxo.
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REVISÃO
Um dos meios de transporte mais importantes e utilizados em nossa região é o fluvial. Várias embarcações navegam por nossos rios transportando pessoas e produtos. Muitas dessas embarcações são constituídas de aço, que é um material bem mais denso que a água. Quando se coloca sobre a água um pedaço de aço este afunda rapidamente. Você sabe dizer qual força ou princípio da física faz com que as embarcações construídas em aço não afundem?
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DESAFIO DO DIA
EmpuxoAo entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E.
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AULA
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.A unidade de medida do Empuxo no S.I. é o Newton (N).
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AULA
Princípio de ArquimedesFoi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
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AULA
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto a este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual à intensidade do peso do fluido que é ocupado pelo corpo.
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AULA
Assim:E = PFD = mFD . g
E = dF . VFD . g
Onde:E = Empuxo (N)df = Densidade do fluido (kg/m³)VFD = Volume do fluido deslocado (m³)g = Aceleração da gravidade (m/s²)
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AULA
ExemploEm um recipiente há um líquido de densidade 2,56 x 103 kg/m³. Dentro do líquido encontra-se um corpo de volume 10-3 m³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? Dado g = 10 m/s²
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AULA
PreviewVFD = 10-3 m3
dF = 2,56 · 103 kg/m3
g = 10 m/s2
E = dF · VFD · g
E = 2,56 · 103 · 10-3 · 10
E = 25,6 N
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AULA
Saiba maisO valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluido, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido:Se:
• densidade do corpo > densidade do fluido: o corpo afunda • densidade do corpo = densidade do fluido: o corpo fica
em equilíbrio com o fluido • densidade do corpo < densidade do fluido: o corpo flutua
na superfície do fluido14
AULA
Peso aparenteConhecendo o princípio de Arquimedes podemos estabelecer o conceito de peso aparente, que é o responsável, no exemplo dado da piscina, por nos sentirmos mais leves ao submergir.
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AULA
Peso aparente é o peso efetivo, ou seja, aquele que realmente sentimos. No caso de um fluido:
PA = P - E
PA = m . g - Df . VFD . g
PA = g . (m - Df . VFD)
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AULA
O princípio de PascalBlaise Pascal (1623-1662) foi um físico, filósofo e matemático francês de curta existência, que como filósofo e místico teve uma das afirmações mais pronunciadas pela humanidade nos séculos posteriores: “O coração tem razões que a própria razão desconhece”.
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AULA
Como físico, em um de seus estudos, esclareceu o princípio barométrico, a prensa hidráulica e a transmissibilidade das pressões. O princípio físico que se emprega aos elevadores hidráulicos de postos de combustíveis e aos freios hidráulicos foi descoberto por Pascal. O enunciado do princípio de Pascal diz que:
O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do
líquido.
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AULA
Uma aplicação simples deste princípio é a prensa hidráulica. A prensa é um dispositivo com dois vasos comunicantes, que possui dois êmbolos de diferentes áreas sobre a superfície do líquido. Veja como funciona uma prensa hidráulica no desenho ao lado:
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AULA
Princípio de Pascal
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AULA
F1 F2
A1 A2
__ = __
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AULA
Exemplo 1Considere o elevador hidráulico da figura ao lado. Sabendo-se que o carro tem uma massa de 900 kg calcule qual a relação entre as áreas (A1 / A2) que se deve ter para levantar o carro aplicando-se uma força de 50 N. (considere g = 10 m/s2).
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AULA
F1 F2 50 900 . 10 50 A1 A1 1A1 A2 A1 A2 9000 A2 A2 180__ = __ ___ = ________ _____ = __ __ = ____
Preview
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AULA
Exemplo 2Os ramos de uma prensa hidráulica têm áreas iguais a A1 = 20 cm2 e A2 = 50 cm2. É exercida sobre o êmbolo menor uma força F1 de intensidade 10 N.a) Qual a força F2 transmitida para o êmbolo maior?b) A que altura se eleva o êmbolo maior, se o menor desce 1,6 metro?
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AULA
PreviewSoluçãoa)
F1 F2
A1 A2
__ = __
10 F2
20 50__ = __
20 . F2 = 500
F2 500 20
= ____
F2 = 25 N25
AULA
PreviewSoluçãob) Pelo princípio da conservação da energia, o trabalho realizado pela força F1 é igual ao trabalho realizado pela força F2: F1 . D1 = F1 . D2
d2 1625
= ___
d2 = 0,64 m
10 . 1,6 = 25 . d2
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AULA
1. Para se elevar um automóvel de massa 800 kg é usado um elevador hidráulico, constituído de dois cilindros cheios de óleo que se comunicam. A área do cilindro menor é de 0,25 m2 e a área do cilindro maior é de 2,80 m2. Considere g = 10 m/s2 e calcule:a) A menor força que se deve fazer para elevar o automóvel.b) Qual a altura que se deve deslocar o êmbolo do cilindro menor para se elevar o automóvel em 0,5 m.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
2. A respeito do Princípio de Arquimedes, o empuxo, marque a alternativa falsa.
a) O empuxo é uma força que sempre atua na vertical e para cima.b) Se um objeto boia na superfície de um líquido, podemos dizer que o empuxo é maior que o peso, portanto, a densidade do líquido é maior que a densidade do objeto.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
c) Se um objeto afunda ao ser colocado em um recipiente que contém determinado líquido, podemos dizer que o empuxo sobre o objeto é maior que o peso, portanto, a densidade do líquido é maior que a densidade do objeto.d) A determinação do empuxo é feita pelo produto da densidade do líquido, volume imerso do corpo e aceleração da gravidade.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
Previewa)
F1 F2
A1 A2
__ = __
0,8 . F1 = 2000
F1 2000 2,8
= _____
F1 = 714,3 N
F1 800 . 100,25 2,8____ = _________
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INTERATIVIDADE
Previewb)
F1 . d1 = F1 . d2
d1 4000714,3
= _____
d1 = 5,6 m
714,3 . d1 = 8000 . 0,5
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INTERATIVIDADE
Preview2. C (Se o empuxo é maior que o peso o objeto deveria flutuar).
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INTERATIVIDADE
HidrostáticaÉ a parte da Física que estuda os fluidos (tanto líquidos como os gasosos) em repouso, ou seja, que não estejam em escoamento (movimento).
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RESUMO DO DIA
Massa Específica; DensidadeAo se afirmar que a massa específica da água é de 1000 kg/m³ estamos informando que 1 m³ de água possui uma massa de 1000 kg. Isto nos permite deduzir a definição de massa específica, que é a relação entre a massa e o volume ocupado por essa massa:
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RESUMO DO DIA
Massa Específica; Densidadeμ = m V
μ massa específicam massaV volume
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RESUMO DO DIA
A massa específica é definida para corpos homogêneos. Já para os corpos não homogêneos essa relação é denominada densidade.
d = mc Vc
d densidademc massa do corpo não homogêneoVc volume do corpo não homogêneoA relação entre a massa do corpo e seu volume determina a densidade.A unidade de densidade é g/cm³. 36
RESUMO DO DIA
PressãoA pressão é definida como a aplicação de uma força distribuída sobre uma área ou ainda:
P = | |
AA unidade de medida da pressão é newton por metro quadrado (N/m²). A pressão pode também ser exercida entre dois sólidos. No caso dos fluidos o newton por metro quadrado é também denominado pascal (Pa).
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RESUMO DO DIA
Exemplos do cotidiano
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RESUMO DO DIA
EmpuxoAo entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E.
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RESUMO DO DIA
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.A unidade de medida do Empuxo no S.I. é o Newton (N).
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RESUMO DO DIA
Princípio de ArquimedesFoi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
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RESUMO DO DIA
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto a este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual à intensidade do peso do fluido que é ocupado pelo corpo.
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RESUMO DO DIA
Assim:E = PFD = mFD · g
E = dF · VFD · g
Onde:E = Empuxo (N)df = Densidade do fluido (kg/m³)VFD = Volume do fluido deslocado (m³)g = Aceleração da gravidade (m/s²)
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RESUMO DO DIA
Peso aparentePeso aparente é o peso efetivo, ou seja, aquele que realmente sentimos. No caso de um fluido:
PA = P - E
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RESUMO DO DIA
O princípio de PascalBlaise Pascal (1623-1662) foi um físico, filósofo e matemático francês.Como físico, em um de seus estudos, esclareceu o princípio barométrico, a prensa hidráulica e a transmissibilidade das pressões.
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RESUMO DO DIA
O acréscimo de pressão produzido num líquido em
equilíbrio transmite-se integralmente a todos os
pontos do líquido.
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RESUMO DO DIA
Aqui temos o esquema de um elevador hidráulico. A prensa é um mecanismo eficaz de aumento da força aplicada. Para isso basta construir um dispositivo com área maior do que a área na qual se vai aplicar a força. Fazendo isso podemos levantar o carro.
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RESUMO DO DIA
Princípio de Pascal
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RESUMO DO DIA
F1 F2
A1 A2
__ = __
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RESUMO DO DIA
Ovo afunda ou flutua?
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DESAFIO DO DIA
O que aconteceu com os ovos na experiência?
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DESAFIO DO DIA
Um dos meios de transporte mais importantes e utilizados em nossa região é o fluvial. Várias embarcações navegam por nossos rios transportando pessoas e produtos. Muitas dessas embarcações são constituídas de aço, que é um material bem mais denso que a água. Quando se coloca sobre a água um pedaço de aço este afunda rapidamente. Você sabe dizer qual força ou princípio da física faz com que as embarcações construídas em aço não afundem?
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DESAFIO DO DIA
