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Estática dos fluidos – Retomada
Física
1o bimestre – Aula 12
Ensino Médio
2a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Estática dos fluidos.
Revisar conceitos, princípios e teoremas referentes à estática dos fluidos. 
Conteúdo
Objetivo
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Durante as aulas sobre estática dos fluidos, iniciamos cada uma delas com algumas situações, para contextualizar o que iríamos estudar. Vamos relembrá-las rapidamente para recordar o que aprendemos:
Na primeira aula, começamos com a situação da semente de limão que afunda na água com limão, mas flutua na água com açúcar. O desafio foi explicar esse comportamento da semente em diferentes condições da mistura.
Rotina de pensamento
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Para começar
Prezado professor, a proposta da atividade na seção "Para começar" foi inspirada na Rotina de Pensamento: "Eu costumava pensar... agora eu acho que...". Essa abordagem visa a uma reflexão na qual inicialmente expressamos nossas ideias iniciais seguidas pelas conclusões ou mudanças ao longo do aprendizado.
Na segunda aula, debatemos a pressão exercida sobre Patrick Estrela e Lula Molusco. O questionamento era sobre quem estaria sujeito a uma pressão maior, gerando argumentos variados entre os estudantes.
Na terceira aula, discutimos a “teoria do horror ao vácuo” e o experimento de Baliani. Aqui, discutimos por que o experimento de Baliani não se encaixou nessa teoria e como isso desafiou a ideia do horror ao vácuo.
Rotina de pensamento
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Para começar
Posteriormente, na quarta aula, analisamos o teorema de Pascal e suas variações nos textos, comparando um “fluido incompreensível” com a água e analisando a diferença entre os conceitos de esforço e pressão.
Na quinta aula, abordamos os elevadores hidráulicos e o deslocamento dos pistões, relacionando isso com o teorema de Pascal e a necessidade de deslocamentos distintos nos pistões do elevador.
Por fim, na sexta aula, discutimos o comportamento dos icebergs e propusemos um experimento com gelo para prever o que aconteceria com o nível da água. As hipóteses dos grupos foram diversas e envolveram previsões sobre alterações no nível da água após o derretimento do gelo.
Rotina de pensamento
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Para começar
Após relembrar as diferentes situações com as quais iniciamos cada aula, escolha a que mais tenha despertado seu interesse. Comece seu texto com “Eu costumava pensar...”, descrevendo suas ideias iniciais sobre como resolver a situação-problema proposta quando você teve a aula daquele respectivo tema.
Em seguida, comece outro parágrafo com “Agora eu acho que...”, e descreva as respostas ou percepções diferentes que surgiram ao longo da aula em relação à mesma situação proposta. 
Rotina de pensamento
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Para começar
Nesta aula, iremos revisitar alguns dos principais temas abordados durante as aulas sobre estática dos fluidos. Após uma breve recapitulação de cada tópico, apresentaremos um exercício para aprofundar e solidificar a compreensão dos conceitos estudados.
Orientação inicial
Ilustração de uma aula fictícia de Física.
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Foco no conteúdo
A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido homogêneo em equilíbrio sob a ação da gravidade pode ser determinada multiplicando-se a massa específica do fluido pela aceleração da gravidade e pelo desnível entre os pontos considerados, conforme indicado pela expressão a seguir:
Teorema de Stevin
p2 – p1 = hg 
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Foco no conteúdo
Considere a imagem abaixo, na qual os pontos (1) e (2) estão em uma mesma horizontal. Suponha, também, que o líquido considerado seja homogêneo e esteja em equilíbrio. 
1a consequência do teorema de Stevin
Aplicando o teorema de Stevin aos pontos considerados, teremos: p2 – p1 = hg. Nessa situação, o desnível (h) entre eles é nulo. Assim, temos: p1 = p2 
O resultado anterior demonstra uma importante consequência do teorema de Stevin, que pode ser explicada da seguinte forma: todos os pontos sob a ação da gravidade e situados em uma mesma horizontal suportam a mesma pressão.
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Foco no conteúdo
2a consequência do teorema de Stevin
Ao desconsiderarmos os efeitos relacionados à tensão superficial, a superfície livre de um líquido em equilíbrio sob a influência da gravidade é plana e horizontal.
m L
A
B
Linha plana 
e horizontal
Recipiente com um líquido em equilíbrio, onde estão localizados dois pontos, A e B, alinhados na mesma linha plana e horizontal.
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Foco no conteúdo
Exercício proposto
(UFG-GO) A instalação de uma torneira num edifício segue o esquema ilustrado na figura a seguir:
Considerando que a caixa d’água está cheia e destampada, a pressão no ponto P, em N/m2, onde será instalada a torneira, é:
a) 2,00 x 104 		b) 1,01 x 105 		c) 1,21 x 105
d) 1,31 x 105		e) 1,41 x 105
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Na prática
Correção – Exercício proposto 
Pp = Patm + dgh
Pp = 1,01.105 + 1,00.103.10.(1,0 + 2,0)  
Pp = 1,01.105 + 3,00.104  
Pp = 1,01.105 + 0,30.105  
Pp = 1,31.105 N/m2 
Resposta correta: d
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Na prática
Quando um líquido homogêneo é colocado em um conjunto de recipientes interligados na base, chamados de vasos comunicantes, e desconsiderando os efeitos associados à capilaridade, após atingir o equilíbrio hidrostático, o nível livre do líquido fica na mesma altura em todos os recipientes, conforme ilustrado na figura abaixo. Note que, independentemente das formas dos recipientes, a altura alcançada pelo líquido em cada um deles é a mesma.
Vasos comunicantes
Representação de um sistema de vasos comunicantes.
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Foco no conteúdo
(Uncisal) Em um laboratório, as substâncias são identificadas no rótulo pelo nome e por algumas propriedades químicas. No intuito de descobrir qual a substância armazenada num frasco no qual o rótulo foi retirado, um estudante aplicado de Física propôs um experimento. Foram colocados num sistema constituído por vasos comunicantes o líquido desconhecido e álcool. Como são líquidos imiscíveis, é possível estimar a densidade do líquido medindo a altura das colunas líquidas a partir da superfície de separação desses líquidos. Esses valores são mostrados na figura a seguir. Consultando a tabela com os valores das densidades de alguns líquidos, disponível nesse laboratório, é provável que o líquido desconhecido seja:
Exercício proposto
Continua...
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Na prática
a) a nitroglicerina. b) o hexano. c) o mercúrio. d) a água. e) o benzeno.
Exercício proposto
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Na prática
Aplicando a lei de Stevin para o caso dos vasos comunicantes, podemos dizer que:
 . g . h1 = . g . h2
0,79 . 0,270 = . 0,237
0,2133 = . 0,237 
 = 0,9 g/cm3
O líquido desconhecido é o benzeno. Portanto, a alternativa correta é a letra: e
Correção – Exercício proposto 
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Na prática
Elevador hidráulico
O elevador hidráulico é um dispositivo projetado para multiplicar forças. Na sua forma mais simples, assemelha-se a um tubo em formato de U, com áreas de seção transversal de dimensões diferentes.
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Foco no conteúdo
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Elevador hidráulico
Quando aplicamos uma força no pistão 1, isso resulta em um aumento de pressão, ∆p, nos pontos próximos à base desse pistão. Esse aumento de pressão é transmitido integralmente aos outros pontos do líquido. Consequentemente, os pontos próximos à base do pistão 2 também experimentam esse acréscimo de pressão; isso faz com seja exercida uma força na base do pistão 2.
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Foco no conteúdo
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Elevador hidráulico
Vamos agora encontrar uma expressão que relacione as forças aplicadas aos pistões 1 e 2 com suas respectivas 
áreas de seção transversal. Assim, podemos dizer que: 
Pistão 1: ∆p = ; Pistão 2: ∆p = 
Como a variação de pressão ∆p é igual para os dois pistões, concluímos que:
 = = 
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Foco no conteúdo
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(FPS-PE) A figura a seguir mostra o princípio de funcionamento de um elevador hidráulico, formado por um sistema de vasos comunicantes contendo um fluido incompressívelno seu interior. Considere que a aceleração da gravidade vale 10 m/s2. Sabendo-se que as áreas das seções transversais dos pistões 1 e 2 são, respectivamente, A1 = 0,2 m2 e A2 = 1 m2, o módulo da força F1 necessária para erguer o peso equivalente de uma carga com massa igual a 100 kg será:
Exercício proposto
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Na prática
a) 10 N
b) 50 N
c) 100 N
d) 150 N
e) 200 N
Exercício proposto
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Na prática
Para iniciar a resolução dessa questão, vamos calcular o peso da carga colocado sobre o êmbolo maior, que corresponde ao valor da força F2. Assim, temos:
P = m.g = 100 . 10
P = 1000 N
Para calcular a intensidade de F1, vamos utilizar o teorema de Pascal. Daí, vem: 
 = = 
= 0,2 x 1000 = 200 N
Resposta correta: e
Correção – Exercício proposto 
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Na prática
=
m 
g
E
Pfd
Teorema de Arquimedes
Quando um objeto está completamente ou parcialmente submerso em um líquido em equilíbrio sob a influência da gravidade, ele experimenta uma força conhecida como empuxo, que é exercida pelo líquido. Essa força sempre atua na vertical, indo de baixo para cima, e sua intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.
Representação de um corpo em repouso, sob ação da gravidade e parcialmente imerso em fluido de densidade .
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Foco no conteúdo
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Na ilustração a seguir, observamos uma esfera em repouso completamente submersa na água. O resultado das forças exercidas pela água sobre a esfera é denominado empuxo, uma força vertical apontando para cima, cuja magnitude equivale ao peso do líquido deslocado pela esfera.
H20
E = 
E = 
Teorema de Arquimedes – Exemplo
m f
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Foco no conteúdo
(UFPEL-RS) A expressão “Isso é apenas a ponta de um iceberg” – muito usada conotativamente, hoje em dia, para mostrar que se vê apenas uma parte muito pequena de um problema, ficando o resto “escondido” – faz referência a uma situação física.
Assinale a alternativa cujos dados se relacionam corretamente com essa situação:
a) o Poder das Pontas e a Rigidez Dielétrica.
b) Arquimedes e o Teorema do Empuxo.
c) Pascal e o Princípio da Prensa Hidráulica.
d) Newton e o Princípio da Ação e Reação.
e) A Lei de Stevin e a Diferença de Pressão.
Exercício de aplicação
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Aplicando
A expressão refere-se à pequena parte visível de um iceberg acima da superfície da água. Os icebergs, compostos por água doce em estado sólido, têm uma densidade menor do que no estado líquido. Assim, apesar de sua enorme massa, apenas uma fração mínima dos icebergs emerge da água.
A força responsável por sustentar esses imensos blocos de gelo é chamada de empuxo, conforme descrito pelo princípio ou teorema de Arquimedes. Logo, a resposta correta para essa questão é a opção B.
Correção – Exercício de aplicação 
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Aplicando
Revisamos conceitos, princípios e teoremas referentes à estática dos fluidos. 
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O que aprendemos hoje?
Lemov, Doug. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. Tradução: Leda Beck; consultoria e revisão técnica: Guiomar N. de Mello e Paula Louzano. São Paulo: Da Prosa. Fund. Lemann, 2011.
VILLAS BÔAS, Newton; HELOU, Ricardo; DOCA, Ronaldo; FOGO, Ronaldo. Tópicos de Física 1: Conecte Live. 3. ed. São Paulo: Editora Saraiva, 2018.
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Imagens dos Slides: 8 a 10, 13, 17 a 19, 23 e 24 – Elaboradas para o material.
Slides 11 e 12 – https://centrodeselecao.ufg.br/ps2007/relatoriops2007/ETAPA1.pdf
(questão 45)
Slide 15 – https://www.tecconcursos.com.br/questoes/1450488
Slide 21 – https://brainly.com.br/tarefa/26961977
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Referências
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