HIDROSTÁTICA

FÍSICA Turma 10

Alunas: Daynara Luana Dresch, Isabel Schneiders, Paula Thalia Rech e Viviane Dilkin Endler

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Pressão e massa específica

Hidrostática é referente aos fluídos em repouso.

Fluídos são substâncias que podem escoar facilmente e que sofre mudanças na forma sob a ação de forças

Líquidos e gases são fluídos.

Os fluídos existentes na natureza apresentam um atrito interno, viscosidade.

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Pressão

Se uma força F comprime uma superfície, estando distribuída sobre uma área A, a pressão p, exercida pela força sobre essa superfície, é, por definição:

Pressão é uma grandeza escalar e a sua unidade no Sistema Internacional de Unidades é o Pa.

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Unidades de pressão

Além do Pa, engenheiros e técnicos costumam usar a unidade 1kgf/cm². Em algumas máquinas é usada como unidade de pressão, 1 libra/polegada².

Se tratando de fluídos é comum usar como unidade de pressão 1 milímetro de mercúrio (1 mmHg).

Para medir pressões elevadas usamos 1atm (1 atmosfera). 1atm = 76 cmHg mmHg

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Massa específica

Massa específica ou densidade absoluta de um corpo é a razão entre a sua massa e o seu volume:

Um corpo de massa m cujo volume é v. A massa específica é representada pela letra grega ρ (rô).

ρ = m_v

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O teorema de Arquimedes

Todo corpo solido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual ao peso do fluído descolado.

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Pressão atmosférica

O ar tem peso pois é atraído pela Terra.

A camada atmosférica exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados. Chama-se pressão atmosférica.

Na lua não há pressão atmosférica porque não há atmosfera nela.

Até antes de Galileu a existência da pressão atmosférica era desconhecida pela população e contestada por Físicos.

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A tabela a seguir apresenta a variação da pressão atmosférica de acordo com a altitude.

Altitude (m)

Pressão atmosférica (mmHg)

Altitude (m)

Pressão (mmHg)

0 760 1200 658

200 742 1400 642

400 724 1600 627

600 707 1800 612

800 690 2000 598

1000 674 3000 527

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A experiência de Torricelli

Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo.

Comprova que a pressão atmosférica ao nível do mar é igual à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura.

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Variação da pressão com a profundidade

A pressão atmosférica diminui à medida que nos elevamos na atmosfera.

Dentro da água a medida que nos afundamos na água a pressão aumenta.

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Cálculo da pressão no interior de um fluído

A diferença entre pontos denominados ρÉ h. Peso = PForça = F

Se m é a massa da porção cilíndrica e V o seu volume, podemos expressar o peso P dessa porção da seguinte maneira:

P=mg mas m= ρV= ρAh P= ρAhg

→

→

Condição de equilíbrio: F2 = F1 + P

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Se a superfície de um líquido, cuja densidade éρ, está submetida a uma pressão pa, a pressão p no interior desse líquido, a uma profundidade h, é dada por: p = pa + ρgh

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Aplicações da equação fundamental

Vasos comunicantes:Dois recipientes sem necessidade de possuir a mesma forma

com as bases ligadas a mesma forma de um tubo. Assim são vasos comunicantes.

Sendo ρ a densidade do líquido, A e B representando os tubos respectivamente, temos:

para o ponto A: pA=pa+ρghA

para o ponto B: pB=pa+ρghB

Como pA = pB, concluímos que hA=hB, ou seja, nos vasos comunicantes o líquido atinge alturas iguais em ambos os recipientes

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Princípio de Pascal

Estabelece que a alteração de pressão produzida num fluido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente.A diferença de pressão devida a uma diferença na elevação de uma coluna de fluido é dada por:

ΔP é a pressão hidrostática (em pascal)ρ é a densidade do fluido)g é aceleração da gravidade da Terra ao nível do marΔh é a altura do fluido acima

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Princípio de Arquimedes

Empuxo:  A tendência ou capacidade de flutuar em um

líquido ou de se elevar em ar ou gás;  força vertical, dirigida para cima, que um líquido exerce sobre um objeto menos denso que o próprio líquido.

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O empuxo acontece porque a pressão do fluido na parte inferior do objeto imerso é maior do que no topo.

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O Princípio de Arquimedes

O princípio de Arquimedes diz que:Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma

força (empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

Sendo Vf o volume do fluido deslocado, então a massa do fluido deslocado é:Mf = df. Vf

Sabendo que o módulo do empuxo é igual ao módulo do peso:E = P = m . gAssim temos que o empuxo é:E = df. Vf . g

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Condições para um corpo flutuar em um líquido

Se um corpo está totalmente mergulhado em um líquido, seu peso é igual ao empuxo que ele está recebendo (E=P).

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O valor do empuxo é menor do que o peso do corpo (E<P). Neste caso, a resultante destas forças estará dirigida para baixo e o corpo afundará, até atingir o fundo do recipiente.

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O valor do empuxo é maior do que o peso do corpo (E>P). Neste caso, a resultante destas forças estará dirigida para cima e o corpo sobe no interior do líquido. 

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Empuxo e densidade do líquido

Empuxo = peso do líquido deslocado

Onde md é a massa do liquido deslocado e g gravidade.

Quando o corpo estiver totalmente mergulhado no líquido, ele estará deslocado um volume de líquido Vd igual ao seu próprio volume Vc , isto é, Vd = Vc.

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Densímetros

Densímetro é um aparato que tem por objetivo medir a massa específica.

Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos através da inspeção de sua massa específica, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias.

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Arquimedes

Arquimedes foi um importante cientista , inventor e matemático grego. Nasceu na cidade de Siracusa.

Determinou o princípio da hidrostática, chamado de Princípio de Arquimedes.

Ele fez esta importante descoberta quando tomava banha em sua banheira. Percebendo a importância da descoberta, saiu gritando pela rua: “Eureka!, Eureka!”,

Este termo é até os dias de hoje usado quando uma pessoa faz uma grande descoberta.

Arquimedes foi um importante cientista , inventor e matemático grego. Nasceu na cidade de Siracusa.

Determinou o princípio da hidrostática, chamado de Princípio de Arquimedes.

Ele fez esta importante descoberta quando tomava banha em sua banheira. Percebendo a importância da descoberta, saiu gritando pela rua: “Eureka!, Eureka!”,

Este termo é até os dias de hoje usado quando uma pessoa faz uma grande descoberta.

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O valor do empuxo e as leis de Newton

Quando um corpo é mergulhado em um líquido, atua sobre ele um empuxo vertical, dirigido para cima, de módulo igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.