fisica experimental 2- estudo pra AV1

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No estudo da hidrodinâmica, vê-se que um fluido não possui forma própria, sendo assim ele pode se adaptar facilmente em qualquer recipiente em que esteja contido. Um exemplo básico dessa afirmação consiste em você abrir uma torneira e encher vários recipientes de formas variadas. Na hidrodinâmica, a vazão, por sua vez, consiste na quantidade de fluido que passa por unidade de tempo em um determinado local.
Se houver um fluido escoando por uma tubulação, você verá que a vazão se mantém constante em toda a tubulação. Agora, se o fluido passa de um tubo mais grosso para um tubo mais fino, para que a vazão permaneça constante, haverá uma variação na velocidade de escoamento do fluido.
Caso você meça a pressão que o fluido exerce sobre as paredes de um tubo, você verá que a pressão irá variar dependendo da velocidade com que o fluido escoa. Sendo assim, quanto maior for a velocidade com que o fluido escoa, menor será a pressão sobre a parede do tubo.
Dessa forma, conforme mostra a figura acima, se você medir a pressão exercida nos pontos A e B da tubulação, verá que a pressão do ponto A será menor do que a pressão exercida no ponto B, ou seja, PA < PB, pois a velocidade de escoamento no ponto A é maior do que a velocidade de escoamento no ponto B, ou seja, VA > VB.
Essa característica de diminuir a pressão quando há um aumento na velocidade do fluxo do fluido é aplicada em várias situações, como em aviões e pássaros. Estes se valem desse efeito para dar a sustentação (força para cima) que lhes permite voar. Em um avião, a superfície superior das suas asas é bem maior do que a superfície inferior, portanto, desse modo, quando ele voa, o ar que passa pela parte superior escoa com velocidade maior do que o ar que passa na parte inferior.
Pelo fato de o ar passar mais rapidamente na parte superior da asa do avião, a pressão que o ar exerce sobre a asa é menor do que a pressão exercida na parte inferior dela. Dessa forma, há uma diferença de pressão entre as duas superfícies. Com isso, surge uma força F direcionada para cima, que contrabalanceia a força peso do avião.
*Um escoamento é considerado uniforme quando todas as seções transversais de um dado conduto, forem iguais e a velocidade média, em todas as seções, em um determinado instante, for a mesma. Em outras palavras, escoamento uniforme é aquele no qual o vetor velocidade, tem suas características(módulo, direção, sentido) iguais em todos os pontos do fluido.
Pressão e pressão atmosférica
Um fluido – líquido ou gás – movimenta-se sob “diferença de pressão”ou sob ação gravitacional.Quando se toma refrigerante usando um canudinho, o líquido sobe –deslocando-se, em sentido oposto ao da ação gravitacional. Dessa forma, énecessário que exista uma “diferença de pressão” de baixo para cima,suficiente para empurrar o líquido canudo acima.Mais exatamente, a pressão no ponto C indicado na figura, deve ser maior que a pressão no ponto A mais a pressão devido à coluna H de líquidono canudo.
Se a coluna H estiver em equilíbrio a pressão em C será a soma da pressão em Amais a pressão devida à coluna de líquido isto é::
PC = PA+ Pliq diminuindo-se a pressão PA ocorre um desequilíbrio na equação acima. Para compensá-lo, a pressão do líquido tende a aumentar, fazendo com que o líquido se desloquecanudinho acima. A pressão P A é diminuída quando se succiona o ar que fica no topo do canudinho: oar fica rarefeito e a respectiva pressão diminui.A pressão em C é constituída da pressão atmosférica
P atm em B maisa pressão devida à coluna H de líquido na garrafa considerada desde a superfície B até aponta C do canudinho.Se a garrafa estiver cheia, a pressão da coluna H do líquido dentro dovasilhame será maior e a sucção do líquido fica mais fácil. 
Stevin
A lei de Stevin está relacionada com verificações que podemos fazer sobre a pressão atmosférica e a pressão nos líquidos. Como sabemos, dos estudos no campo da hidrostática, quando consideramos um líquido qualquer que está em equilíbrio, temos grandezas importantes a observar, tais como: massa específica (densidade), aceleração gravitacional local (g) e altura da coluna de líquido (h).
É possível escrever a pressão para dois pontos distintos da seguinte forma:
 
 
 
 
 
PA = d g hA
PB = d g hB
Nesse caso, podemos observar que a pressão do ponto B é certamente superior à pressão no ponto A. Isso ocorre porque o ponto B está numa profundidade maior e, portanto, deve suportar uma coluna maior de líquido.
Podemos utilizar um artifício matemático para obter uma expressão que relacione a pressão de B em função da pressão do ponto A (diferença entre as pressões), observando:
PB - PA = dghB - dghA
PB - PA = dg (hB - hA)
PB - PA = dgh
PB = PA + dgh
Utilizando essa constatação, para um líquido em equilíbrio cuja superfície está sob ação da pressão atmosférica, a pressão absoluta (P) exercida em um ponto submerso qualquer do líquido seria:
P = Patm + Phidrost = Patm + d g h
Vasos comunicantes
Uma das aplicações do Teorema de Stevin são os vasos comunicantes. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diversas, observaremos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna.
  
As demais grandezas são constantes para uma situação desse tipo (pressão atmosférica, densidade e aceleração da gravidade).
As caixas e reservatórios de água, por exemplo, aproveitam-se desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido.
Seu funcionamento se baseia no Princípio de Pascal e ajuda a levantar grandes massas.
As prensas hidráulicas constituem-se de um tubo preenchido por um líquido confinado entre dois êmbolos de áreas diferentes. Quando aplicamos uma força no êmbolo de área A1, surge uma pressão na região do líquido em contato com esse êmbolo. Como o incremento de pressão é transmitido integralmente a qualquer ponto do líquido, podemos dizer que ele também atua no êmbolo de A2 com uma força de intensidade proporcional à área do êmbolo 2. Vejamos a figura abaixo:
Na figura podemos identificar:
F1 – força aplicada no êmbolo 1;
F2 – força que surge no êmbolo 2;
A1 – área da seção transversal do cilindro 1;
A2 – área da seção transversal do cilindro 2.
O acréscimo de pressão (Δp) é dado a partir do Princípio de Pascal. Portanto, temos:
∆p1= ∆p2
Onde:
De acordo com essa relação, vemos que força e área são grandezas diretamente proporcionais. Dessa forma, dizemos que o êmbolo menor recebe uma força de menor intensidade, enquanto que o êmbolo de maior área recebe maior força.
Em decorrência da equação enunciada acima (Princípio de Pascal), inúmeros equipamentos foram construídos de forma a facilitar o trabalho humano. Podemos encontrar a prensa hidráulica em freios hidráulicos, na direção de um automóvel, em aviões, máquinas pesadas, etc.
Para o deslocamento do êmbolo podemos dizer que o decréscimo de volume no êmbolo 1 é igual ao acréscimo do volume no êmbolo 2. Então, temos:
∆V1= ∆V2
Sabendo que a variação do volume é dada em função da área e do deslocamento do êmbolo, temos:
∆V = A.d
Como a variação do volume é igual, temos:
A1.d1= A2.A2
Empuxo
Arquimedes descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais
leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso
do corpo. Essa força, do líquido sobre o corpo, é denominada empuxo  E
Pode-se afirmar que:
4 Princípio de Arquimedes e Empuxo
Departamento de Física - ICE/UFJF
Laboratório de Física II
Todo corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) sofre, por parte do fluido, uma força
vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso
P , devida à interação com o campogravitacional terrestre, e a força de empuxo E ,
devida à sua interação com o líquido.
Supondo um fluido com densidade f , em equilíbrio hidrostático no interior de um
recipiente. Destacando uma porção do mesmo com volume V f , como mostra a Figura 1.
Seja V f o volume de fluido deslocado pelo corpo. Então a massa do fluido deslocado é
dada por:
mf =f V f (1)
A intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa deslocada:
E=mf g=ρ f V f g (2)
Para corpos totalmente imersos, o volume de fluido deslocado é igual ao próprio volume do
corpo. Neste caso, a intensidade do peso do corpo e do empuxo são dadas por:
P=ρcV c g e E=ρ f V c g (3)
No caso do volume V f , estar preenchido por outro corpo com densidade c diferente
daquela do liquido f o empuxo não será alterado. Isto porque o será sempre o peso do fluido de
densidade f deslocado pelo corpo de densidade c que foi introduzido no seu interior.
5 Princípio de Arquimedes e Empuxo
Figura 4: Representacao das forcas que atuam sobre um
corpo submerso no interior de um liquido
Departamento de Física - ICE/UFJF
Laboratório de Física II
Conclui-se que:
a) se ρ fρc , tem-se EP : neste caso, o corpo afundará no líquido.
b) se ρ f=ρc , tem-se E=P : neste caso, o corpo ficará em equilíbrio quando estiver
totalmente mergulhado no líquido.
c) se ρ f<ρc , tem-se EP e, neste caso, o corpo permanecerá boiando na superfície do líquido.