Pressão

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<p>Aula de Reforço</p><p>Disciplina: Física</p><p>Professora: Renata Pereira</p><p>Conteúdo: Pressão</p><p>Pressão é a grandeza física que mede a força aplicada perpendicularmente a uma superfície. Trata-se de uma grandeza escalar, que pode ser calculada pela razão entre força e área. A unidade de pressão no sistema internacional de unidades (SI) é o Pa (pascal), que equivale à aplicação de uma força de 1 N sobre uma área de 1 m² (1N/m²), podendo ser medida também em atm (1 atm = 1,1.105 Pa).</p><p>A pressão é diretamente proporcional à intensidade da força F bem como inversamente proporcional à área A e pode ser expressa a partir da equação abaixo:</p><p>P =</p><p>Legenda:</p><p>P – pressão</p><p>F – força aplicada</p><p>A – área</p><p>Quanto menor for a área de contato entre dois corpos, maior será a pressão exercida, independentemente se aumentarmos ou diminuirmos a força aplicada.</p><p>Exemplos: objetos pontiagudos como agulhas: a área de suas pontas é muito pequena, por isso elas conseguem perfurar a pele tão facilmente, sem que haja a necessidade de aplicar uma força muito grande.</p><p>objetos cortantes como facas, que ao afiá-los busca-se reduzir-lhes a área de contato, o que aumenta a pressão exercida.</p><p>1) Calcule a pressão exercida pelos pés de uma mulher de massa igual a 60,0 kg. Considere que a mulher encontra-se em pé e que a área total de seus pés seja de 120 cm². Dados: g = 10 m/s².</p><p>Solução:</p><p>A força, no caso do exercício, é a força peso, definida pelo produto da massa da mulher (60,0 kg) pela gravidade local (10 m/s²).</p><p>2) Assuma agora que a mulher esteja usando sapatos de salto alto e que a área total desses saltos seja de, aproximadamente, 4 cm². Nesse caso, qual será o módulo da pressão exercida sobre o solo?</p><p>Solução:</p><p>No caso em que a mulher está usando saltos altos, podemos calcular a pressão exercida no solo para a nova área de 4 cm² (0,0004 m²):</p><p>Pressão hidrostática</p><p>Pressão hidrostática é a pressão exercida por fluidos em repouso.</p><p>Fluidos são substâncias que assumem a forma de seus recipientes e que podem escoar, tais como a água e o ar. Quando esses fluidos encontram-se em certa altura, eles produzem pressões proporcionais a ela.</p><p>A pressão exercida depende da área de contato e da força que é exercida para baixo. Essa força, depende do peso do objeto em si e do peso da água. A pressão oriunda da água no interior do objeto é hidrostática ou manométrica.</p><p>Exemplos:</p><p>1) Na figura, é possível observar como funciona a pressão hidrostática.</p><p>A distância percorrida pela água que sai por cada um dos furos, sai com maior velocidade no furo que se encontra em maior profundidade, uma vez que a pressão exercida por ele é maior nesse ponto do que nos demais.</p><p>A pressão hidrostática depende também da densidade do fluido, quanto maior for essa densidade, maior será a pressão exercida.</p><p>2) Imagine um cilindro de massa desprezível, completamente preenchido por um fluido qualquer, como mostra a figura abaixo:</p><p>A pressão exercida por esse fluido pode ser calculada por meio da relação clássica de pressão (P = F/A). Entretanto, se levarmos em conta que a massa do fluido (m) relaciona-se com outras duas propriedades do fluido, seu volume (V) e sua densidade (d), poderemos deduzir a seguinte fórmula de pressão hidrostática:</p><p>d – densidade (kg/m³)</p><p>g – gravidade (m/s²)</p><p>h – altura (m)</p><p>Pressão atmosférica</p><p>Pressão atmosférica é a pressão exercida pela coluna de gases atmosféricos presente acima de nós durante todo o tempo. A atmosfera terrestre é composta por gases leves, como nitrogênio, oxigênio, gás carbônico, por isso, apresenta uma densidade relativamente baixa. Ao nível do mar, sua densidade é de aproximadamente 1,2 kg/m³. À medida que nos encontramos mais altos em relação ao nível do mar, a densidade atmosférica tende a cair, e seus gases tornam-se cada vez mais rarefeitos até uma fronteira de centenas de quilômetros, quando se inicia o vácuo espacial.</p><p>A pressão atmosférica da Terra ao nível do mar é de cerca de 1,01325.105 Pa, ou seja, um pouco superior a 100 mil newtons por metro quadrado. Ela foi determinada pela primeira vez num famoso experimento realizado pelo físico italiano Evangelista Torricelli. Ele utilizou um instrumento denominado barômetro, que consiste essencialmente de um tubo contendo uma coluna de mercúrio (Hg), emborcado numa espécie de bacia também contendo mercúrio.</p><p>Entornando o conteúdo da coluna de vidro na bacia, ele deixou o mercúrio escorrer para o recipiente até que o nível dessa substância no interior do tubo de vidro deixasse de abaixar. Com isso, ele concluiu que a pressão da atmosfera era correspondente à pressão exercida pela coluna de mercúrio, que tinha, aproximadamente, 76 cm de altura. É por esse motivo que as medidas de cmHg ou mmHg popularizaram-se.</p><p>Barômetro De Torricelli: Quando a coluna de Hg entra em equilíbrio, a pressão que ela exerce sobre a base torna-se igual à pressão atmosférica.</p><p>Quando os fluidos em equilíbrio hidrostático estiverem armazenados em recipientes abertos, eles estarão sujeitos à pressão atmosférica, de modo que a sua superfície permaneça alinhada sempre na mesma altura, como acontece nos vasos comunicantes.</p><p>Além disso, a pressão no fundo do recipiente, chamada de pressão absoluta.</p><p>Pressão absoluta</p><p>Pressão absoluta é a pressão total exercida sobre um corpo na superfície da Terra. Para calcularmos a pressão absoluta sobre um corpo, devemos levar em conta a atuação de duas pressões distintas: a pressão atmosférica e a pressão manométrica (exercida por um fluido).</p><p>A pressão absoluta exercida sobre um corpo imerso em um fluido é a soma da pressão atmosférica com a pressão hidrostática.</p><p>A relação estabelecida entre a pressão atmosférica e a pressão hidrostática é chamada de Teorema de Stevin e é definida pela equação abaixo:</p><p>Legenda:</p><p>P – pressão absoluta</p><p>P0 – pressão atmosférica</p><p>dgh – pressão manométrica ou hidrostática</p><p>Pressão arterial</p><p>Pressão arterial é a pressão exercida pelo sangue contra as paredes das artérias.</p><p>Uma pressão arterial saudável situa-se entre 120 mmHg e 80 mmHg. Uma vez que a pressão sanguínea é maior que a pressão atmosférica externa, o sangue consegue percorrer o sistema circulatório e voltar ao coração sem que ocorra um colapso dos vasos.</p><p>1) Em relação à pressão, são feitas as seguintes afirmações:</p><p>I – Pressão é uma grandeza física vetorial medida em Pa.</p><p>II – A pressão é diretamente proporcional à área de contato.</p><p>III – A pressão é a razão entre a força aplicada e a área de contato.</p><p>IV – A unidade de medida de pressão é o N/m², também conhecido como pascal.</p><p>Estão corretas:</p><p>a) I e II.</p><p>b) II e III.</p><p>c) III e IV.</p><p>d) II e IV.</p><p>2) De acordo com seus conhecimentos sobre pressão e fluidos, assinale a alternativa correta sobre a pressão hidrostática.</p><p>a) A pressão hidrostática depende da área que um fluido ocupa.</p><p>b) A pressão hidrostática depende do espaço ocupado pelo fluido.</p><p>c) A pressão hidrostática aumenta de acordo com a altura da coluna do fluido.</p><p>d) A pressão hidrostática é igual para quaisquer profundidades de um fluido.</p><p>3) (Enem) Um dos problemas ambientais vivenciados pela agricultura hoje em dia é a compactação do solo, devida ao intenso tráfego de máquinas cada vez mais pesadas, reduzindo a produtividade das culturas. Uma das formas de prevenir o problema de compactação do solo é substituir os pneus dos tratores por pneus mais:</p><p>a) largos, reduzindo pressão sobre o solo.</p><p>b) estreitos, reduzindo a pressão sobre o solo.</p><p>c) largos, aumentando a pressão sobre o solo.</p><p>d) estreitos, aumentando a pressão sobre o solo.</p><p>e) altos, reduzindo a pressão sobre o solo.</p><p>4) (UNISA) Três pessoas A, B e C de mesmo peso e altura diferentes usam: A, o mais baixo, patins para gelo; B, o de altura intermediária, patins normais com rodas e C, o mais alto, sapato de couro normal. Determine qual exerce maior pressão sobre o solo.</p><p>a) PA = PB = PC</p><p>b) PC > PB > PA</p><p>c) PA = PB > PC</p><p>d) PA > PB > PC</p><p>e) PA < PB = PC</p><p>5) Um cubo maciço, assim como o da figura abaixo, de aresta 3,0 cm e massa igual a 10,0 g encontra-se apoiado sobre uma superfície lisa e horizontal. Sendo a aceleração da gravidade</p><p>local g = 10 m/s², calcule a pressão que esse objeto exerce sobre a superfície. (R: 111,11 Pa)</p><p>P =</p><p>6) Durante a execução de uma obra, um engenheiro deseja que a água saia de uma torneira com uma pressão máxima de 2,0 atm a fim de evitar possíveis danos ao sistema hidráulico. Para isso, qual deverá ser a mínima altura que as caixas d'águas devem ser instaladas a partir da altura dessa torneira? (R: 10,1m)</p><p>Dados: 1 atm = 1,01.105 Pa</p><p>g = 10 m/s²</p><p>dágua = 1000 kg/m³</p><p>P = Po + dgh</p><p>7) Uma força de 20 N é aplicada sobre uma área A. Se a área de aplicação dessa força for dividida pela metade, qual deverá ser a força necessária para que se produza uma pressão igual à anterior?</p><p>a) 8 N</p><p>b) 10 N</p><p>c) 16 N</p><p>d) 32 N</p><p>P =</p><p>8) (Eear 2018 - adaptada) O valor da pressão registrada na superfície de um lago é de 1,0.105 Pa, que corresponde a 1 atm. Um mergulhador encontra-se, nesse lago, em uma profundidade na qual ele constata uma pressão de 3 atm. Sabendo que a densidade da água do lago vale 1000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade no local vale 10 m/s², em qual profundidade, em metros, em relação à superfície, esse mergulhador encontra-se? P = Po + dgh</p><p>a) 20 m</p><p>b) 40 m</p><p>c) 30 m</p><p>d) 10 m</p><p>9) (PUCCAMP-SP) O cientista John Dalton é bastante conhecido por suas contribuições para a Química e para a Física. Ele descreveu a forma e o uso de vários instrumentos de meteorologia, fazendo inclusive considerações sobre a variação de altura barométrica. Além disso, Dalton descreveu uma doença hereditária que o impossibilitava de distinguir a cor verde da vermelha. Essa doença hereditária, causada por um alelo recessivo ligado ao cromossomo X, recebeu o nome de daltonismo.</p><p>Para medir pequenos valores de altitudes, pode-se utilizar a seguinte correspondência: para cada 100 m de altitude acima do nível do mar, 1 cm de mercúrio a menos na leitura do barômetro. Suponha um barômetro no qual se substitua o mercúrio por outro líquido com um quarto da densidade do mercúrio e que se leve esse barômetro a uma cidade a 900 m acima do nível do mar. Nessas condições, a leitura desse barômetro seria, em metros:</p><p>Dado: pressão atmosférica ao nível do mar = 76 cm Hg: dhg . hhg = dliq . hliq</p><p>a) 3,06.</p><p>b) 2,94.</p><p>c) 2,68.</p><p>d) 1,24.</p><p>10) Compare a pressão exercida, sobre o solo, por uma pessoa com massa de 80 kg, apoiada na ponta de um único pé, com a pressão produzida por um elefante, de 2.000 kg de massa, apoiado nas quatro patas. Considere de 10 cm2 a área de contato da ponta do pé da pessoa, e de 400 cm2 a área de contato de cada pata do elefante. Considere também g = 10 m/s2. (R: 6,4 vezes)</p><p>P =</p><p>11) Aplica-se uma força de intensidade 10 N perpendicularmente sobre uma superfície quadrada de área 0,5 m2. Qual deverá ser a pressão exercida sobre a superfície?</p><p>a) 5 N.m2</p><p>b) 5 N/m2</p><p>c) 20 N/m2</p><p>d) 10 N/m2</p><p>e) n.d.a.</p><p>12) Um tijolo de peso 32 N tem dimensões 16cm x 8,0 cm x 4,0cm. Quando apoiado em sua face de menor área, a pressão que ele exerce na superfície de 16 cm apoio é, em N/cm2 :</p><p>a) 4,0</p><p>b) 2,5</p><p>c) 2,0</p><p>d) 1,0</p><p>e) 0,50</p><p>13) (UFAC) A cidade de Rio Branco, AC, está aproximadamente a 160 m de altitude, sendo a pressão atmosférica em torno de 9,9 x 104 Pa. Em épocas de cheias, a pressão no fundo do Rio Acre triplica esse valor. Qual é a profundidade do Rio Acre nessa época?</p><p>DADOS: g = 10 m/s2; ρÁGUA = 1 g/cm3 = 103 Kg/m3</p><p>a) 15,50 m</p><p>b) 9,90 m</p><p>c) 19,80 m</p><p>d) 25,60 m</p><p>e) 10,80 m</p><p>P = Po + dgh</p><p>14) Um grande tanque próprio para o depósito de combustíveis possui 10 m de altura e armazena gasolina. Qual é a pressão, em N/m2, gerada pela gasolina em um ponto que corresponde a dois quintos da altura do tanque? Considere que o tanque está fechado. P = Po + dgh</p><p>DADOS: ρGASOLINA = 700 Kg/m3</p><p>a) 2,0 x 102</p><p>b) 2,5 x 104</p><p>c) 2,8 x 103</p><p>d) 2,8 x 104</p><p>e) 2,2 x 102</p><p>15) (UFPR-PR) O mercúrio é um metal que possui densidade de 13,6 g/cm3 em condições normais. Dessa forma, um volume de 1 litro (1 dm³ desse metal tem massa, em quilogramas, igual a:</p><p>a) 0,0136</p><p>b) 0,136</p><p>c) 1,36</p><p>d) 13,6</p><p>e) 136</p><p>16) (UFRS) Um gás encontra-se contido sob pressão de 5,0·103 N/m2 no interior de um recipiente cúbico, cujas faces possuem uma área de 2,0 m2. Qual é o módulo da força média exercida pelo gás sobre cada face do recipiente?</p><p>a) 1,0·104 N</p><p>b) 7,5·103 N</p><p>c) 5,0·103 N</p><p>d) 2,5·103 N</p><p>e) 1,0·103 N</p><p>17) (FEI-SP) Um oceanógrafo construiu um aparelho para medir profundidades no mar. Sabe-se que o aparelho suporta uma pressão de até 2,0·106 N/m2. Qual a máxima profundidade que o aparelho pode medir? (R: 190m)</p><p>Dados: Pressão atmosférica: 1,0·105 N/m2</p><p>Densidade da água do mar: 1,0·103 kg/m3</p><p>Aceleração da gravidade local: 10 m/s2</p><p>image3.jpeg</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.jpeg</p><p>image6.png</p><p>image7.jpeg</p><p>image8.jpeg</p><p>image9.jpeg</p><p>image1.jpeg</p><p>image2.jpeg</p>