Apostila de Física 31 Hidrostática

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1 Apostila de Física 31 Hidrostática 1.0 Definições 1.1 Conceito de Pressão Pressão Relação entre a intensidade da força que atua perpendicularmente e a área que ela se distribui. Uma força exerce maior pressão se a área for menor. Manômetros Aparelhos que medem a pressão. Unidades: Pascal (Pa) Newton por metro quadrado (N/m²). Bária (b) Dina por centímetro quadrado (dyn/cm²). 1Pa = 10b 1.2 Conceito de Massa Específica e Densidade Massa específica Relação entre a massa e o volume de uma substância. Densidade Relação entre a massa e o volume de um corpo homogêneo ou não. Se o corpo é maciço e homogêneo (composto por apenas 1 substância), a sua densidade é igual à massa específica. Líquidos são sempre homogêneos. Unidades: Grama por centímetro cúbico (g/cm³). Quilo por litro (kg/l). Quilo por metro cúbico (kg/m³). Densidade da água 1g/cm³. 1g/cm³ = 1kg/l = kg/m³. Peso específico Razão entre o peso e o volume:

2 2.0 Pressão em um Líquido Considere um líquido incompressível em equilíbrio, e que esteja em forma de cilindro reto, estando a base superior exatamente na superfície livre do líquido: Base superior Atua a força atmosférica. Base inferior Atua a força hidrostática. Pressão hidrostática Uma coluna líquida exerce na sua base uma pressão, devida ao seu peso. Há equilíbrio: Teorema de Stevin A pressão em um ponto à profundidade h no interior de um líquido em equilíbrio é dada pela pressão na superfície, exercida pelo ar (pressão atmosférica), somada à pressão exercida pela coluna de líquido situada acima do ponto (expressa pelo produto dhg ). Todos os pontos situados na mesma profundidade e pertencentes a um mesmo líquido em equilíbrio ficam sujeitos à mesma pressão Qualquer superfície horizontal nestas condições é isobárica. A diferença entre as pressões de 2 potnos de um fluido em equilíbrio é o produto entre as profundidades dos pontos: Unidades práticas de pressão: Centímetro por mercúrio (cmhg) 1cmHg = 1.332,8 Pa. Milímetro por mercúrio (mmhg) 1mmHg = 1.33,28 Pa.

3 2.1 Pressão Atmosférica Acima de cada ponto da superfície terrestre, há uma coluna de ar exercendo pressão Pressão atmosférica. A pressão atmosférica depende da altitude local. Pressão normal: Pressão atmosférica igual à 1atm. Pressão no nível do mar. Barômetro Manômetro usado para medir a pressão atmosférica. 3.0 Equilíbrio de Líquidos Imiscíveis Líquidos imiscíveis Quando 2 líquidos não se misturam. Líquidos imiscíveis num mesmo recipiente: O líquido de maior densidade ocupa a parte inferior. A separação entre eles é horizontal. Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes (tubo em U): As alturas das colunas líquidas são inversamente proporcionais às respectivas densidades. Considere os pontos A e B situados na mesma horizontal: 4.0 Princípio de Pascal Quando uma pressão é exercida num ponto de um líquido, essa pressão se transmite a todos os pontos do líquido. Princípio de Pascal Os acréscimos de pressão sofridos por um ponto de um líquido em equilíbrio são transmitidos integralmente a todos os pontos do líquido e das paredes do recipiente que o contém.

4 4.1 Prensa Hidráulica 2 recipientes cilíndricos de diâmetros diferentes ligados pela base e preenchidos por um líquido homogêneo. São colocados 2 êmbolos em cada recipiente. Aplica-se uma pressão no êmbolo menor, que irá se transmitir através do líquido, chegando até o êmbolo maior. Em cada operação da prensa, o volume do líquido deslocado do recipiente menor passa para o recipiente maior. 5.0 Teorema de Arquimedes Todo corpo sólido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado. Força que resulta da diferença de pressão existente no interior de um fluido. E = PF D F Densidade do fluido deslocado. V F Volume do fluido deslocado. Se o corpo possuir uma área de secção transversal constante (cilindro), o empuxo é determinado por:

5 O valor do empuxo não depende da densidade do corpo imerso no fluido A densidade do corpo serve somente para saber se o corpo afunda ou não: d C < d F O corpo flutua na superfície do fluido. d C = d F O corpo fica em equilíbrio no interior do fluido (totalmente imerso). d C > d F O corpo afunda no fluido. Corpo totalmente imerso O Volume deslocado é o próprio volume do corpo. Corpo parcialmente imerso O Volume deslocado é o volume parcialmente imerso do corpo. Peso aparente Quando um corpo é totalmente imerso num fluido de densidade menor do que a sua, o peso tem intensidade maior do que a do empuxo.