Trabalho realizado por: Bento Rosa Nº1 João Matoso Nº9

Transcrição

1 Trabalho realizado por: Bento Rosa Nº1 João Matoso Nº9

2 Introdução Neste trabalho vamos falar sobre o Principio da Hidrostática (Onde surgiu, como surgiu e quem a inventou).

3 Introdução da Hidrostática Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, assim por razões históricas se mantém este nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à acção e pequenas forças. A palavra fluido pode designar tanto líquidos quanto gases. Ao estudar hidrostática é de grande importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, impulso e o Princípio Fundamental da Hidrostática. Densidade Densidade (ou massa específica) de um corpo é a relação entre a massa do m e o volume do mesmo, ou seja: A densidade informa, se a substância da qual é feito um determinado corpo é mais ou menos compacta. Os corpos que possuem muita massa em pequeno volume, como é o caso do ouro e da platina, apresentam grande densidade. Já os corpos que

4 possuem pequena massa em grande volume, como é o caso do isopor, apresentam pequena densidade. A unidade de densidade mais usada é 1g/cm3. Para a água temos que a sua densidade é igual a 1g/cm3, ou seja, 1cm3 de água tem massa de 1g. Apesar de esta unidade ser a mais usada, no SI (sistema Internacional de Unidades) a unidade de densidade é 1kg/m3. Pressão É a relação entre a força aplicada perpendicularmente sobre um corpo e a sua área sobre a qual ela actua. Matematicamente temos: P= F/A A unidade de pressão no SI é o newton por metro quadrado (N/m2), também chamado de pascal (Pa), em homenagem a Blaise Pascal, físico francês que estudou o funcionamento da prensa hidráulica. Princípio Fundamental da Hidrostática Também chamado de Princípio de Stevin, diz que: A diferença de pressão entre dois pontos do mesmo líquido é igual ao produto da massa específica (também chamada de densidade) pelo módulo da aceleração da gravidade local e pela diferença de profundidade entre os pontos considerados.

5 Simbolicamente podemos escrever: Onde d é a densidade do líquido, g é o módulo da aceleração da gravidade local e h é a diferença entre as profundidades dos pontos no mesmo líquido. A partir do princípio de Stevin pode-se concluir que: Pontos situados em um mesmo líquido e na mesma horizontal ficam sujeitos a mesma pressão; A pressão aumenta com o aumento da profundidade; A superfície livre dos líquidos em equilíbrio é horizontal. Princípio de Pascal O pricípio de Pascal pode ser usado para explicar como um sistema hidráulico funciona. Um exemplo comum deste sistema é o elevador hidráulico usado para levantar um carro do solo para reparos mecânicos.

6 Princípio de Pascal: A pressão aplicada a um fluido dentro de um recipiente fechado é transmitida, sem variação, a todas as partes do fluido, bem como às paredes do recipiente. A explicação para o princípio de Pascal é simples. Caso houvesse uma diferença de pressão, haveriam forças resultantes no fluido, e como já discutimos acima, o fluido não estaria em repouso. Em um elevador hidráulico uma pequena força aplicada a uma pequena área de um pistão é transformada em uma grande força aplicada em uma grande área de outro pistão (veja figura abaixo). Se um carro está sobre um grande pistão, ele pode ser levantado aplicando-se uma força F 1 relativamente pequena, de modo que a razão entre a força peso do carro (F 2 ) e a força aplicada (F 1 ) seja igual à razão entre as áreas dos pistões. P 1 = P 2, logo F 1 /A 1 = F 2 /A 2, e F 1 /F 2 = A 1 /A 2

7 Princípio de Arquimedes: Eureka! De acordo com a lenda, isto (eureka!) foi o que Arquimedes gritou quando ele descobriu um fato importante sobre a força de impulso. Tão importante, que o chamamos de princípio de Arquimedes (e tão importante que, diz a lenda, Arquimedes pulou da banheira e correu pelas ruas após a descoberta). Princípio de Arquimedes : Um objecto que está parcialmente, ou completamente, submerso em um fluido, sofrerá uma força de impulso igual ao peso do fluido que objecto desloca. F E = W fluido = r fluido. V deslocado. g A força de impulso, F E, aplicada pelo fluido sobre um objecto é dirigida para cima. A força deve-se à diferença de pressão exercida na parte de baixo e na parte de cima do objecto. Para um objecto flutuante, a parte que fica acima da superfície está sob a pressão atmosférica, enquanto que a parte que está abaixo da superfície está sob uma pressão maior porque ela está em contacto com uma certa profundidade do fluido, e a pressão aumenta com a profundidade. Para um objecto completamente submerso, a parte de cima do objecto não está sob a pressão atmosférica, mas a parte de baixo ainda está sob uma pressão maior porque está mais fundo no fluido. Em ambos os casos a diferença na pressão resulta em uma força resultante para cima (força de impulso) sobre o objecto. Esta força tem que ser igual ao peso da massa de água (r fluido. V deslocado ) deslocada, já que se o objecto não ocupasse aquele espaço esta seria a força aplicada ao fluido dentro daquele volume (V deslocado ) a fim de que o fluido estivesse em estado de equilíbrio.

8 Fim