Figura 1 - Pressão atmosférica em diferentes altitudes Fonte: Fundação Bradesco

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1 NÃO SE SINTA PRESSIONADO PARTE 1 CONTEÚDO Pressão Pressão atmosférica Unidades de medidas AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS Neste capítulo, focaremos nossos estudos essencialmente no conceito de pressão (p), o qual com certeza você já ouviu falar. O assunto é foco de discussões todas as vezes em que jogos de futebol são realizados em grandes altitudes ou quando as pessoas que descem a serra em direção ao litoral, sentem um desconforto nos ouvidos. O que acontece é que todo o ar que envolve nosso planeta tem um peso e exerce uma pressão sobre todos os corpos situados na Terra. Entretanto, esta pressão não é a mesma em todos os pontos do planeta. Como ela varia de acordo com a altitude, no litoral, ao nível do mar, onde a altitude é zero, a coluna de ar sobre você será maior do que a coluna de ar sobre alguém que esteja numa montanha a metros de altitude. Figura 1 - Pressão atmosférica em diferentes altitudes Fonte: Fundação Bradesco Milhões de moléculas compõem a nossa atmosfera. E estas moléculas estão constantemente se chocando com nosso corpo, portanto elas estão exercendo uma pressão sobre nós. Entretanto ela varia de acordo com a altitude: existem muito mais moléculas ao nível do mar do que à medida que a altitude aumenta.

2 A pressão atmosférica é a pressão que o ar da atmosfera exerce sobre a superfície do planeta. Essa pressão pode mudar de acordo com a variação de altitude. Nossa atmosfera ocupa uma extensa região ao redor da Terra chegando a uma altura de aproximadamente 150 km. Figura 2 - Pressão atmosférica ao redor da superfície do planeta Fonte: Fundação Bradesco 22 km 11 km 6 km 0 km Figura 3 - Pressão atmosférica em diferentes altitudes Fonte: Fundação Bradesco/FRM Ao nível do mar a atmosfera é mais compacta, mais densa, do que nas grandes altitudes. Dessa maneira ao nível do mar existe uma grande quantidade de moléculas se chocando contra os corpos. Compare, na figura ao lado, a disposição das moléculas nas altitudes de 0 km e 22 km. Em qual das duas altitudes temos uma maior concentração de moléculas? E uma menor concentração de moléculas? De acordo com suas respostas, podemos concluir, então, que a pressão atmosférica ao nível do mar será maior do que em regiões mais elevadas. Para efeitos de medidas, as unidades mais utilizadas para a pressão são a atmosfera (atm), o pascal (Pa), o newton por metro quadrado (N/m 2 ), o newton por centímetro quadrado (N/m 2 ) e o centímetro de mercúrio (cmhg).

3 Em termos numéricos, observe no quadro a seguir, a variação da pressão para algumas altitudes. Altitude (m) Pressão (atm) , , , , , ,94 0 1,00 É importante que você conheça duas expressões relacionadas ao cálculo de pressão. São elas: p = F A Esta expressão relaciona a pressão p com a força F aplicada sobre um corpo e a área A de contato com este corpo. Exemplo: uma caixa sobre o solo, ocupa uma área A e exerce uma força F sobre este. Conhecidos os valores de F e A podemos determinar a pressão exercida pela caixa sobre o solo. p = patm + dlíquido.g.h Esta expressão é utilizada para determinar a pressão a que um corpo está submetido quando se encontra no interior de um líquido, a uma certa profundidade. Por exemplo, a pressão a que está submetido um nadador que se encontra a uma profundidade de 5 metros. Ela relaciona a pressão p com a pressão atmosférica p atm, a densidade do líquido d líquido, a aceleração da gravidade g e a profundidade h à qual o corpo se encontra.

4 Você já ouviu falar em despressurização? Quando um avião encontra-se parado na terra, a pressão do ar dentro da cabine de passageiros é igual à de fora do avião: A pressão externa é igual à pressão interna Figura 4 A pressão interna é igual à pressão externa quando o avião se encontra no solo Fonte: Fito/Freerangestock Quanto mais o avião sobe, mais a pressão atmosférica do ar do lado de fora diminui. A pressão, dentro do avião, é mantida igual à que tinha quando estava em terra por meio de aparelhos, para permitir a respiração normal dos passageiros e da tripulação. A pressão interna do aparelho é, durante o voo, bem maior do que a pressão externa. Quando há um rompimento da fuselagem do avião, o ar de dentro da cabine sai com violência, obedecendo à tendência natural de igualar a pressão. Quanto maior a diferença de pressão (quanto mais alto o avião está), maior é a violência da saída do ar. A força é tão grande que pode arrancar as poltronas. Figura 5 A pressão interna é maior que a pressão externa quando o avião se encontra em voo Fonte: Wikimedia Commons

5 Para pesquisar Visando o seu aprofundamento sobre tema, pesquise sobre a importância da pressão nas situações descritas a seguir. A importância da calibragem correta dos pneus de veículos de locomoção como as bicicletas e automóveis. O impacto nos resultados de jogos de futebol realizados em cidades localizadas em grandes altitudes como em La Paz na Bolívia. Os recordes olímpicos, quando os jogos foram realizados no México. EXPERIMENTO Amassando uma garrafa de plástico fechada Coloque, com cuidado, dentro de uma garrafa plástica de refrigerante (PET) uma caneca com água quase fervendo. Em seguida, jogue a água fora e, imediatamente, feche a garrafa muito bem. Despeje sobre a garrafa um copo de água fria da torneira e observe o que ocorre... A garrafa é esmagada por forças que parecem agir, de fora para dentro, em todos os pontos da garrafa. O que acontece? Ao fechar a garrafa, aprisiona-se dentro dela ar e vapor d água a uma temperatura bem maior que aquela de fora da garrafa. A água fria jogada na garrafa faz com que a temperatura da mistura, ar e vapor de água, diminua. No interior da garrafa, uma parte do vapor de água se torna líquido. Ambos os efeitos, passagem da água de gás para líquido e diminuição da temperatura contribuem para uma diminuição da pressão no interior da garrafa. Assim, a pressão fora, sendo maior que dentro, esmaga a garrafa. SAAD. F. Aonde está a Física. São Paulo: Evoluir, Observações importantes durante a resolução de exercícios envolvendo o conceito de pressão Fique atento para o uso, em alguns momentos, da notação científica e das transformações de unidades de medidas. Atente para a relação existente entre as unidades de medida atm, N/m 2 e cmhg 1 atm = 76 cmhg 1, N/m 2.

6 Considerando-se a água como meio liquido, para a sua densidade vale a relação; Água dos rios e lagos 1,0 g/cm 3 = 1, kg/m 3 Água do mar 1,03 g/cm 3 = 1, kg/m 3 ATIVIDADE 1. Faça uso da expressão e determine a pressão à qual os corpos listados a seguir, estão submetidos nas profundidades indicadas. Adote para a água do mar o valor 1, kg/m 3 e para a aceleração da gravidade o valor g = 10 m/s 2 Uma pessoa a 4 m de profundidade. Um golfinho a 30 m de profundidade. Um tubarão a 50 m de profundidade. Uma baleia a 100 m de profundidade.

7 Um mergulhador a uma profundidade de 280 m (recorde de mergulho com equipamento). Um coral de fungos a m de profundidade. Uma lula gigante a m de profundidade. O Titanic a m de profundidade. Um equipamento de pesquisa a uma profundidade de m (ponto mais profundo do oceano, conhecido como Fossas Marianas, no Pacífico).

8 2. (ETEC SP 2014) O órgão dos sentidos responsável pela audição é a nossa orelha, também chamada comumente de ouvido. Orelha externa Orelha média Orelha interna Canais semicirculares Tímpano Ossículos Cóclea Condutor auditivo Mastóide Tuba auditiva Os problemas de ouvido são muito comuns com viajantes que enfrentam variações de altitude, pois as alterações de pressão, durante essas viagens, fazem com que os indivíduos fiquem com a sensação de ter os ouvidos tapados, o que provoca dificuldade auditiva e dor. Assim, por exemplo, quando alguém desce a serra em direção ao litoral, e a pressão atmosférica aumenta, ficando maior do que a pressão interna da sua orelha média, o tímpano é empurrado para dentro dificultando a audição. Essa situação, no entanto, é temporária porque na orelha média há um canal flexível chamado de tuba auditiva que se comunica com a faringe (garganta), por isso ao bocejar ou engolir saliva, ocorre a abertura das tubas nas orelhas, o que equilibra as pressões dos dois lados (anterior e posterior) de cada membrana timpânica e faz com que a dor e a sensação de surdez cessem. Baseando-se no texto, é correto afirmar que

9 a) a função da tuba auditiva é conduzir as ondas sonoras até a faringe. b) o ar que entra pela orelha externa sai pela garganta, quando o viajante desce a serra. c) o tímpano se deforma e é empurrado para dentro, sempre que o viajante sobe a serra. d) a orelha externa se comunica com a garganta, a fim de melhorar a sensação do paladar. e) a tuba auditiva ajuda a igualar a pressão em ambos os lados da membrana timpânica. INDICAÇÕES No vídeo O ovo na garrafa além de aprender a colocar um ovo dentro de uma garrafa, você vai entender como a pressão atmosférica se relaciona com esse experimento. Disponível no endereço REFERÊNCIAS FITO/FREERANGESTOCK. A pressão interna é igual à pressão externa quando o avião se encontra no solo. Disponível em: < Acesso em: 05 mai h19min. SAAD. F. Aonde está a Física. São Paulo: Evoluir, SRIWICHAI. S. A pressão interna é igual à pressão externa quando o avião se encontra no solo. Disponível em: < Acesso em: 05 mai h29min. WIKIMEIDA COMMONS. A pressão interna é maior que a pressão externa quando o avião se encontra em voo. Disponível em: < ng=pt-br>. Acesso em: 05 mai h45min. GABARITO 1. Faremos uso da expressão nas diferentes profundidades e adota-se para a densidade da água do mar o valor 1, kg/m 3, para a aceleração da gravidade o valor g = 10 m/s 2 e para a pressão atmosférica p atm = 1, N/m 2. Uma pessoa a 4 m de profundidade. p = 1, ,

10 p = 1, , p = 1, , p = 1, , p = 1, N/m 2 = 1,422 atm Um golfinho a 30 m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 4, N/m 2 = 4,1 atm Um tubarão a 50 m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 6, N/m 2 = 6,16 atm Uma baleia a 100 m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 11, N/m 2 = 11,33 atm Um mergulhador a uma profundidade de 280 m (recorde de mergulho com equipamento). p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, ,

11 p = 29, N/m 2 = 29,85 atm Um coral de fungos a m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 124, N/m 2 = 124,61 atm Uma lula gigante a m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 196, N/m 2 = 196,71 atm O Titanic a m de profundidade. p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, p = 413, N/m 2 = 413 atm Um equipamento de pesquisa a uma profundidade de m (ponto mais profundo do oceano, conhecido como Fossas Marianas, no Pacífico). p = 1, , p = 1, , p = 1, p = 1, , p = 1125, N/m 2 = 1.125,77 atm 2.Alternativa E Segundo o texto, a função da tuba auditiva não é conduzir as ondas sonoras, mas equilibrar as pressões dos dois lados da membrana timpânica.

12 De acordo com o texto, o ar que entra pela orelha ao descer a serra, pressiona o tímpano e, se olharmos na figura, o tímpano impede que o ar saia pela garganta. A alternativa C afirma que o tímpano é empurrado para dentro ao subir a serra, quando na verdade isso ocorre ao descer a serra. A alternativa D também está errada, pois afirma que a orelha externa se comunica com a garganta para melhorar a sensação de paladar, o que é um absurdo, já que a função da orelha é somente auditiva e a comunicação (indireta) com a garganta ocorre com a função de equilibrar a pressão no ouvido. Sendo assim, a alternativa E é a única correta, ao afirmar que a tuba auditiva ajuda a igualar a pressão timpânica.