Hidrostática

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Hidrostática

  1. 1. Movimento de Assistência Estudantil Ao nível domar, à temperatura de 0ºC é (M.A.E.) igual a 1 atm. Ao nível domar, tem-se: Física – Pré-PAAES – 2ª etapa patm = 1 atm = 1,01x10 5 Pa (HIDROSTÁTICA) Pressão Hidrostática HIDROSTÁTICA É a pressão exercida pelo peso de uma coluna de fluidoEstuda os fluidos (líquidos e gases) em equilíbrio. em equilíbrio sobre a área do fundo do recipiente que contém o fluido.Densidade Absoluta ou Massa Específica Considere um cilindro com um líquido até aDensidade absoluta ou massa específica de um altura h. O líquido exerce uma pressão no fundo docorpo ou substância (homogêneos) é a relação entre recipiente, dada por:amassa do corpo (m) e o volume por ele ocupado (V).É usualmente representada por d, μ ou ρ. md= VUnidade no S.I.: kg/m3.Unidade usual: g/cm3.Relação entre kg/m3 e g/cm3:1 g/cm3 = 1000 kg/m3 PressãoConceito que relaciona a força aplicada sobre umasuperfície com a área dessa superfície. Assim, a Phid = dghpressão de uma força sobre uma superfície é a razão A pressão que o líquido exerce no fundo doentre a componente normal da força e a área da recipiente depende da densidade do líquido, dasuperfície na qual ela atua: aceleração da gravidade local e da altura da coluna de líquido, não dependendo, portanto, do formato do recipiente. Pressão Total ou Absoluta A pressão exercida no fundo do recipiente é a soma da pressão que o ar exerce sobre a superfície do líquido (pressão atmosférica) com a pressão que a coluna de líquido exerce (pressão hidrostática), devida ao seu peso. A pressão total ou absoluta (pabs) no fundo do recipiente é dada por: pabs = patm + d ⋅g ⋅h FP= A Teorema de StevinUnidade no S.I.: N/m2, conhecida como pascal (Pa). A diferença de pressão Δp entre dois níveisOutras unidades: atmosfera (atm); cm Hg diferentes, no interior de um fluido homogêneo em(centímetro de mercúrio); mm Hg (milímetro de equilíbrio, cuja diferença de profundidade é Δh, é amercúrio). pressão hidrostática exercida pela coluna de fluido entre1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 1,01x10 5 Pa os dois pontos.Caso a força aplicada seja oblíqua à superfície,deve-se considerar apenas a componente normal da forçano cálculo da pressão. As pressões nos pontos A e B são: Pressão Atmosférica pA = patm + d ⋅ g ⋅ hA É a pressão exercida pelo peso da camada pB = patm + d ⋅ g ⋅ hB de ar existente sobre a superfície da Terra. Então, a diferença de pressão (Δp) entre A e B é: 1
  2. 2. pA − pB = d ⋅ g ⋅ (hA − hB ) As forças atuantes nos êmbolos são diretamente proporcionais às respectivas áreas.Exemplo:Uma Δp = d ⋅ g ⋅ Δh aplicação importante desse princípio é a prensa hidráulica ou elevador hidráulico, cujos êmbolosConseqüência do Teorema de Stevin: móveis têm áreas diferentes (A1 e A2) sobre as superfícies do fluido contido no interior. Isso mostraDois pontos no mesmo nível horizontal dentro de um mesmo que uma força pequena F1 no êmbolo de área menor éfluido em equilíbrio estão submetidos à mesma pressão, por capaz de suportar no êmbolo de área maior um pesoestarem a uma mesma profundidade. muito grande F2, como utilizado em postos de combustível. Por isso, esse dispositivo multiplica a intensidade das forças. Empuxo Todo corpo imerso total ou parcialmente em um fluido sofre a ação de uma força vertical, dirigida debaixo  para cima, denominada empuxo E . O empuxo pA = PB representa a força resultante do fluido sobre o corpo.Quando um corpo é total ou parcialmente Vasos Comunicantes mergulhado num fluido, ele é pressionado em todasSe dois líquidos imiscíveis (que não se misturam) forem as direções.colocados num sistema de vasos comunicantes (dois ramosde um tubo em U), as alturas das colunas de líquido,medidas a partir do nível da superfície de separação entreeles, são inversamente proporcionais às respectivasdensidades.Tomando os pontos A e B, na mesma horizontale no mesmo líquido, temos: As pressões nos pontos A e B,situados no mesmo plano horizontal e no mesmo líquido,são iguais: As forças laterais, devido às pressões laterais,anulam- se. pA = pBpatm + dA ⋅ g ⋅ hA = patm + dB ⋅ g ⋅ hB dA ⋅ hA = dB ⋅ hB Princípio de PascalA variação de pressão provocada em um ponto de um fluidoem equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos Devido à maior profundidade da parte inferior dodo fluido e às paredes do recipiente que o contém. corpo, devemos ter F2 > F1 o que significa que as   forças verticais F1 e F2 admitem uma resultante vertical para cima. Essa resultante que o fluido exerce no corpo,  suposto em repouso, denomina-se empuxo E .Exemplo: Quando um barco está flutuando na água, em equilíbrio, ele está recebendo um empuxo cujo F1 F2 valor é igual ao seu próprio peso, isto é, o peso do ∆P1 = ∆P2 ⇒ = barco está sendo equilibrado pelo empuxo que ele A1 A2 recebe da água: E = P. 2
  3. 3. Teorema de Arquimedes 3º caso: O peso é igual ao empuxo (P = E):Todo corpo imerso total ou parcialmente num fluido O corpo ficará em equilíbrio, qualquer que seja orecebe uma força vertical de baixo para cima, igual ponto em que for colocado, pois a força resultanteao peso do volume de fluido deslocado pelo sobrecorpo.Considere um recipiente contendo um líquido ele é nula; isto acontecerá quando a densidade dode densidade dlíq, num local onde a aceleração da corpogravidade é g. Ao mergulharmos um corpo nesse for igual à densidade do líquido (dC = dL).líquido, o nível do líquido sobe, devido ao volume FR = m ⋅ a → FR = 0imerso Vimerso do corpo, indicando que um certovolume do líquido foi deslocado.A força de empuxo exercida pelo líquido sobre ocorpo é dada por:E = d liqVimerso gObs.: Se o corpo estiver totalmente imerso, o volumede líquido deslocado é igual ao próprio volume docorpo; se estiver parcialmente imerso, o volume delíquido deslocado é igual ao volume imerso do corpo. Peso AparenteÉ a resultante (vertical, de cima para baixo)entre o peso e empuxo atuantes num corpo imersonum fluido.Pap = P – ERelações entre o peso e o empuxo:Um corpo imerso num líquido está sob a ação dopeso e do empuxo; neste caso, podem ocorrer trêssituações distintas para um corpo abandonado nointerior de um líquido:1º caso: O peso é maior que o empuxo (P > E):O corpo desce acelerado; isso acontece quandoa densidade do corpo é maior que a densidade dolíquido (dC > dL).FR = m ⋅ a → P – E = m ⋅ a2º caso: O peso é menor que o empuxo (P < E):O corpo sobe acelerado, até ficar flutuando nasuperfície do líquido; isso acontece quando adensidade do corpo é menor que a densidade dolíquido (dC < dL). FR = m ⋅ a → E – P = m ⋅ a 3

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