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3ª Lei de Newton ou Lei da Ação-Reação Ciências Físico-químicas | 9º ano de

escolaridade

Docente. Marília Silva Soares 1

Pressão e Impulsão

Pressão

Impulsão

Unidade 1 – Em Trânsito

Ciências Físico-químicas - 9º ano de escolaridade

• Unidade 1 – EM TRÂNSITO

Ciências Físico-químicas| 9º ano de escolaridade Prof. Marília Silva Soares 2

O que magoa mais:

A pisadela de um elefante?

A pisadela de um sapato de salto alto?

Qual a diferença:

Por que razão quando caminhas na areia da praia deixas marcas na areia?

Por que é que as marcas dos esquis na neve são menos profundas do que as

pegadas?


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A mesma força distribuída por superfícies de contato de áreas diferentes, produz pressões diferentes.

A marca deixada na areia pelo tijolo é mais profunda,

quando a área da superfície é menor.

Apesar da área de superfície de apoio ser igual, a

marca deixada na areia pelos dois tijolos sobrepostos

é mais profunda, do que a marca deixada por um só

tijolo. A pressão exercida pelo tijolo (peso do tijolo) na areia

é tanto maior quanto menor for a área de superfície de

contato. A pressão exercida na areia é tanto maior quanto

maior for a força exercida nos tijolos.



Verifica-se que o tijolo se enterra mais quando está assente sobre um dos topos (A) do que quando

está assente sobre os seus lados (B)

A pressão resulta da interação entre corpos sólidos, líquidos ou gases.

Como exemplo temos a pressão exercida pela água nas barragens e a pressão atmosférica.


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A diferença está na superfície em que te apoias; a superfície de apoio dos esquis é bem maior do

que a dos sapatos e a pressão que se exerce na neve é bem menor.

O que é a pressão?

É uma grandeza física escalar (P) que depende da intensidade da força (F)

exercida e da área de superfície (A) onde essa força atua.

Unidade SI:

É o pascal, Pa, que corresponde ao newton por metro quadrado.

A

FP

m

NPa

21

11



Em suma…

A pressão é:

- tanto maior quanto menor for a área de superfície de contato;

- tanto maior quanto maior for a força exercida na superfície de contato.


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O que magoa mais é pisadela de um sapato de salto

alto, pois a área é menor, logo a dor será maior.

Ao caminhares na areia deixas marcas na areia pois

exerces pressão sobre o solo. No entanto a

profundidade dessas marcas é inferior à de um

sapato de salto alto.



•Os cintos de segurança e os capacetes permitem distribuir a

intensidade da força de colisão por uma superfície maior, fazendo

com que o seu efeito seja menor e as consequências da colisão não

sejam tão graves.

• O papel dos cintos de segurança e dos capacetes dos

motociclistas é, diminuir a pressão exercida sobre o corpo do

passageiro, através da distribuição da força de impato por uma área

da superfície de contato maior

Os cintos de segurança e os capacetes dos motociclistas diminuem

a pressão exercida pelas forças de impato sobre os passageiros.


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Pressão e Impulsão

Impulsão

Unidade 1 – EM TRÂNSITO

Ciências Físico-químicas - 9º ano de escolaridade

Porque é que uma pessoa flutua mais facilmente

na água do mar do que na água doce de uma

piscina?

Por que é que um navio, que pesa muitas

toneladas, flutua e uma pequena esfera metálica

não flutua?

Porque flutuam no ar, os balões de ar quente?

Como funcionam os submarinos?



A Impulsão e a Lei de Arquimedes


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Como se explica a flutuação de um corpo?

Qualquer corpo dentro de água parece mais leve

Qualquer corpo mergulhado num fluído (líquido ou gás) fica sujeito a uma força vertical, de

baixo para cima, exercida por esse fluído.

Esta força designa-se por impulsão, ( ). I

Impulsão: força que tem direção do peso mas sentido contrário a este, e que resulta da

interação do corpo com um fluído onde este estiver contido.

A impulsão nos líquidos é muito maior do que nos gases.

Quando estamos dentro de água parecemos ser mais leves, havendo a sensação de que algo nos

empurra para a superfície da água.

Qualquer corpo mergulhado num líquido tem um peso

inferior ao seu peso real. Esse peso designa-se por

peso aparente do corpo.

Peso aparente = peso real – impulsão

O peso aparente é a resultante de duas forças com

sentidos opostos o peso real e a impulsão, quando está

mergulhado num líquido.

P

I

Pap

peso

real

peso

aparente

I




Pap = Pr – I

I = Pr – Pap

O valor da impulsão é igual à

diferença entre os valores do peso

real (Pr) e do peso aparente (Pap)

do corpo.

O peso atua fazendo descer o

corpo no interior do fluído, e a

impulsão provoca a subida do

corpo.


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Porque razão uns corpos flutuam na água e outros não?




Conforme as intensidades das duas forças, peso do corpo e impulsão:

1) Se o peso do corpo for maior do

que a impulsão do fluido (P > I), o

corpo afunda-se

3) Se o peso do corpo for menor do

que a impulsão do fluido (P < I), o

corpo flutua

2) Se o peso do corpo for igual ao valor

da impulsão do fluido (P = I), o corpo

fica em equilíbrio no interior do corpo

A impulsão é uma força vertical e com sentido de baixo para cima, com intensidade igual ao valor do peso do

volume de líquido deslocado pelo corpo.

P > I P = I P < I




A massa volúmica, ou densidade, () é o quociente entre a massa (m) do corpo e o volume que este ocupa (V).

Se considerarmos dois corpos com o mesmo volume, sabemos que o que é mais denso é o que tiver maior massa.

Peso do fluido deslocado

Unidades SI

Massa : quilograma (Kg)

Volume: metros cúbicos (m3) V

m

Da definição de massa volúmica, temos que a massa do fluído deslocado é

Então o peso deslocado será:

* O cálculo do valor da impulsão pode ser feito se soubermos a massa volúmica do fluído e se conhecermos o volume

de fluído deslocado.

Volumem fluído

gVolumeP fluído


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Se o corpo estiver completamente imerso no fluído, o volume de fluído deslocado será igual ao

volume total do corpo.

Se o corpo estiver apenas parcialmente imerso no fluído, então o volume de fluído deslocado

será igual ao volume imerso do corpo, que será uma fracção do volume total.

Peso do fluido deslocado

O volume de fluído deslocado por um corpo mergulhado num fluído é igual ao volume imerso desse

corpo.

• É a Arquimedes (287 a.C.- 212 a.C.), físico e matemático grego, que viveu em

Siracusa, Sicília, que se deve a descoberta da força de impulsão.

Reza a lenda que, por volta do séc. III a.C.,o rei Hieron de Siracusa havia encomendado

uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade que supostamente o protegera

nas suas conquistas.

Entretanto, foi levantada a acusação de que o ourives o enganara, misturando o ouro

maciço com prata na manufactura da coroa.

Para descobrir a verdade, Hieron pediu a ajuda de Arquimedes. A sua tarefa seria

descobrir, sem danificar o objecto, se a coroa era 100% em ouro, ou se continha

uma parte feita em prata

Certo dia, Arquimedes terá descoberto a solução para o problema, enquanto tomava

banho.

Ora Arquimedes, de quem se diz que era muito distraído, ficou tão entusiasmado com a

sua descoberta que saltou da banheira e saiu para a rua, completamente nu, gritando:

«Eureka! Eureka!», que significa: Descobri! Descobri!

A solução do seu problema levou-o a enunciar a Lei de Arquimedes.




O Mito de Arquimedes


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A Lei De Arquimedes

Sempre que um corpo se encontra mergulhado num fluido, este exerce

sobre o corpo uma força a que chamamos impulsão, com direção vertical,

sentido de baixo para cima e de intensidade igual ao valor do peso do

volume de líquido deslocado (Pvolume de líquido deslocado ).

I = Pvolume de líquido deslocado

A impulsão ocorre sempre que temos corpos total

ou parcialmente imersos num fluído, seja ele líquido

ou gasoso.

Qualquer corpo mergulhado num líquido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de

valor igual ao do peso do volume de líquido deslocado.

A Lei De Arquimedes

I = P líquido deslocado

I = Pr – Pap





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Como água = 1,0 g/cm3, a 4ºC Podemos calcular também a massa do líquido deslocado, a partir do seu volume:

e novamente




gm

cm

massacmg

50

5001

3

3

saiu que água

/,

NP

P

500

890500

,

,,

saiu que água

saiu que água

A Lei De Arquimedes

I = P líquido deslocado

Ao analisarmos os valores registados, pode-se concluir que o valor da impulsão, I, que o corpo recebe,

e que foi calculado pela diferença entre os valores dos pesos real e aparente ( I = Preal – Paparente), é

igual ao valor do peso do volume de água que foi deslocado pelo corpo.

V

m




De que depende a impulsão?

Quando está em forma de cesto, o volume imerso é maior.

Quanto maior for o volume imerso, maior é a impulsão

Se colocarmos plasticina em forma de esfera, dentro da água, verificamos que ela vai ao fundo.

Se a moldarmos em forma de cesto ela vai flutuar. Porquê?

Segundo a Lei de Arquimedes, se o volume do

liquido deslocado é maior, também o valor do seu

peso é maior, o que origina uma maior impulsão.


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Água

doce

Água

salgada

No Mar Morto a densidade da água é muito grande

devido à sua elevada salinidade

Quanto maior a densidade de um fluído, maior é a impulsão.

Como a densidade dos líquidos é muito maior do que as dos gases, a sua impulsão também é muito maior do que a dos

gases.

Para que um corpo flutue, num determinado fluido, é necessário que a densidade desse corpo seja menor do que a do

fluido.





Se colocarmos um ovo num copo com água doce e outro ovo dentro de um copo com água salgada, o que acontecerá?

É mais fácil flutuarmos em água doce ou em água salgada? Porquê?

O ovo flutua na água salgada

porque a impulsão é maior.

Maior o volume imerso

Maior densidade do líquido Maior Impulsão

Maior Impulsão





Para um mesmo corpo, quanto mais denso for o fluído em que ele se encontra, maior será a

impulsão que o corpo sofre.

A impulsão será tanto maior quanto maior for o volume de fluído deslocado, sendo que este é

igual ao volume imerso do corpo.

A impulsão não depende do peso do corpo.


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Os barcos, apesar de serem feitos de materiais densos como o ferro e o

aço, flutuam na água porque recebem desta uma impulsão suficiente para

compensar o seu enorme peso. Como?

Nos navios o volume da parte imersa é muito grande, para que seja

também muito grande o volume da água deslocada, e consequentemente, a

impulsão.

A forma da parte inferior dos navios , está estudada para que a impulsão

aumente ao aumentar o peso do navio devido à carga, de modo a que se

tenha sempre:

I = - P

Porque flutuam os barcos?

P

I

vectorialmente em módulo dos

vectores

I = P

ou




Equilíbrio de corpos imersos

Os submarinos dispõem de tanques especiais no casco. Para

submergir há válvulas que abrem, permitindo a entrada de água do mar

para esses tanques. O peso do submarino aumenta, passando a ser

superior à impulsão:

Para vir à superfície, os tanques são esvaziados através de ar

comprimido. Como o valor do peso diminui sem variar o volume do

submarino, a impulsão torna-se maior do que o peso do submarino

fazendo-o vir à superfície.

I > P

Como funcionam os submarinos?

P = I

P > I

I > P

P = I

P > I






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De acordo com o principio de Arquimedes, um balão elevar-se-á no ar, quando o valor do seu peso for inferior ao valor da

impulsão que o ar exerce sobre ele.

Para se conseguir esta condição os balões são

normalmente cheios com um gás menos denso que o ar,

como o hélio, ou, então com ar quente.

O ar quente é menos denso que o ar frio, pois o

aquecimento provoca um aumento de volume e

consequentemente diminuição da densidade.

O ar dentro do balão, torna-se assim menos denso,

que o ar que o rodeia.

Porque flutuam os balões de ar quente?









Conforme a relação entre o peso e a impulsão o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio no interior do fluído.

Se a massa volúmica for igual à do

líquido, a impulsão é igual ao peso do

corpo e este fica em equilíbrio,

totalmente imerso.

Se a massa volúmica do corpo for

menor do que a do líquido, a

impulsão é maior do que o peso,

logo o corpo flutua.

Se a massa volúmica do corpo

for maior do que a do líquido, o

corpo afunda-se.

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