HIDROSTÁTICA PARTE I

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1 HIDROSTÁTICA PARTE I

2 CONSIDERAÇÕES INICIAIS Características gerais de fluidos para este capítulo É uma substância que pode fluir, ou seja, se conforma segundo as limitações do recipiente Comportam-se desta maneira pois não podem sustentar força tangencialmente à sua superfície. O fluido é considerado incomprimível, ou seja, seu volume não pode ser reduzido por conta da pressão aplicada.

3 DENSIDADE E PRESSÃO Densidade: concentração de matéria em um determinado volume = densidade uniforme =.. ; = () Pressão: força aplicada em uma determinada área. Figura ao lado: modelo de pressão em um fluido = =! ="#$#% ("#)

4 UNIDADES DE PRESSÃO A pressão pode ser expressa em diferentes unidades. "#$#% "# ;"#= & '( - padrão S.I. )*$+,-#$ #) ;1 #)=1, "# Pressão do ar ao nível do mar 3#- ;1 4#-=10 2 "# 564-#$ *- "*%,#7#$ 89#7-#7#$ $6 ;1 $6 1 :; <= ( =6, "# B*-- ;760 Torr=1 atm

5 FLUIDOS EM REPOUSO Determinação da diferença de pressão em dois pontos em determinado fluido:

6 FLUIDOS EM REPOUSO! = F +" 2ª 5,6 7,,J)*K =! = F + =! = F = = L F L!! = F + L F L!

7 FLUIDOS EM REPOUSO! = F + L F L! Se L F é na superfície (ao nível do mar) F = NO'! = NO' + 0 h = NO' +h é chamado de pressão absoluta h = NO' é chamado de pressão hidrostática A força hidrostática, em uma superfície horizontal Q =h

8 EXERCÍCIO Um mergulhador iniciante em uma piscina, a uma profundidade L, enche os pulmões de ar e abandona seu equipamento de mergulho. Ele vai até a superfície onde verifica que a diferença de pressão entre seus pulmões a externa é de 9,3 kpa. De qual profundidade ele partiu? Obs.: O mergulhador cometeu um erro grave ao subir segurando ar nos pulmões. Isto poderia ter ocasionado uma ruptura dos pulmões e forçar ar que estava nos pulmões a se misturar com sangue, o que faria com que seu coração possivelmente parasse. O correto é subir soltando o ar que está nos pulmões para equalizar a pressão externa.

9 EXERCÍCIO Um tubo em forma de U possui dos líquidos imiscíveis em equilíbrio estático. Tendo conhecimento da densidade da água ( NRSN =998 / ), deseja-se determinar a densidade do óleo. As medições trazem que as medições %= 135 e 7=12,3

10 FLUIDOS EM REPOUSO O problema da superfície vertical: Tendo W=5, X=4, determine a força hidrostática que a água exerce sobre a parede da represa ao lado

11 DETALHES SOBRE A PRESSÃO EM UM LÍQUIDO Vasos comunicantes: se todos os vasos tem a parte superior aberta para o ar, a pressão em um ponto de profundidade h sempre será dado por = NO' +h

12 MEDIDA DE PRESSÃO Barômetro de Mercúrio Medida da pressão atmosférica No ponto 2 No ponto 1! =0 F = NO' 'YZ[SZ<\ =13,6 10 h=?

13 MEDIDA DE PRESSÃO Para água: h 10,33 Princípio de funcionamento de bombas d água manuais

14 PRINCÍPIO DE PASCAL Uma mudança na pressão aplicada a um fluido incompressível encapsulado é transmitida sem perda para todas as porções do fluido e para as paredes do recipiente.

15 PRINCÍPIO DE PASCAL Princípio dos elevadores hidráulicos < = _ < < = Como o líquido é incompressível < = _ < 7 < = _ 7 _ Unindo as equações < 7 < = _ 7 _

16 EXERCÍCIO Uma mola de =3 10` / está colocada entre um pistão móvel de um elevador hidráulico e uma viga fixa. No outro lado um recipiente de massa desprezível é colocado. O pistão sobre o qual o recipiente está tem área < e o pistão sob a viga tem área 18 <. Inicialmente, a mola está em equilíbrio. Quantos quilogramas devem ser colocados (de forma lenta) dentro do recipiente para que a mola sofra uma compressão de 5 cm?

17 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES Por conta da diferença de pressão entre o fundo e o topo de um objeto imerso, a força hidrostática aplicada ao fundo e ao topo são diferentes. A resultante é a para cima. Esta resultante é chamada de força de Empuxo

18 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES Arquimedes definiu que o volume de um objeto imerso na água é exatamente o volume de água deslocada, já que dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço. O que define o empuxo é a massa de líquido deslocado quando um objeto é colocado dentro do líquido. a= _ Como = ' b a=

19 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES - FLUTUAÇÃO Quando colocamos um objeto leve sobre a água, é possível verificar que o mesmo flutua. Entretanto, nem todo o volume do objeto está sob a água A massa do volume submerso do barco equivale a massa de líquido deslocado Para objetos sólidos de densidade homogênea, é a relação entre a densidade do objeto e a densidade do fluido que determina se há ou não flutuação

20 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES - FLUTUAÇÃO Na figura ao lado, um bloco de densidade =800 cr ' d flutua em um fluido de densidade _ =1200 cr ' d. O bloco possui uma altura e= 6. (a) Qual é a altura do bloco h que está submersa? (b) Se o bloco é segurado completamente submergido e então solto, qual será sua aceleração vertical?

21 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES PESO APARENTE Se um objeto é colocado dentro de um fluido e afunda, significa, em geral, que a força peso é maior que a força de empuxo que age sobre o objeto. Além disso, se supormos que o objeto é um sólido de densidade homogênea, podemos também afirmar que sua densidade é maior que a densidade do fluido. Nessa situação podemos definir seu peso aparente.

22 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES PESO APARENTE O peso aparente é basicamente igual ao peso real do objeto menos a força de empuxo que o líquido exerce sobre ele. " f =" a

23 EXERCÍCIO Uma peça de 500 g de cobre (densidade gh = 8,96 R [' d) é suspensa por uma balança de mola e submergida em água sem tocar o fundo. Qual é a massa aparente que a balança de mola marca?

24 EXERCÍCIO Um Becker de 1 kg contente 2 kg de água está em repouso sobre uma balança. Um bloco de 2 kg de alumínio (densidade fi =2,70 10 kg/m ) está suspenso por meio de um dinamômetro submergido na água sem tocar o fundo do Becker. Determine a medição da balança (em kg) e do dinamômetro (em N).