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Apostila de Física 31 – Hidrostática 1.0 Definições 1.1 Conceito de Pressão Pressão – Relação entre a intensidade da força que atua perpendicularmente e a área que ela se distribui. Uma força exerce maior pressão se a área for menor. Manômetros – Aparelhos que medem a pressão. Unidades: Pascal (Pa) – Newton por metro quadrado (N/m²). Bária (b) – Dina por centímetro quadrado (dyn/cm²). 1Pa = 10b 1.2 Conceito de Massa Específica e Densidade Massa específica – Relação entre a massa e o volume de uma substância. Densidade – Relação entre a massa e o volume de um corpo homogêneo ou não. Se o corpo é maciço e homogêneo (composto por apenas 1 substância), a sua densidade é igual à massa específica. Líquidos são sempre homogêneos. Unidades: Grama por centímetro cúbico (g/cm³). Quilo por litro (kg/l). Quilo por metro cúbico (kg/m³). Densidade da água – 1g/cm³. 1g/cm³ = 1kg/l = 1.000 kg/m³. Peso específico – Razão entre o peso e o volume: 2.0 Pressão em um Líquido Considere um líquido incompressível em equilíbrio, e que esteja em forma de cilindro reto, estando a base superior exatamente na superfície livre do líquido: Base superior – Atua a força atmosférica. Base inferior – Atua a força hidrostática. Pressão hidrostática – Uma coluna líquida exerce na sua base uma pressão, devida ao seu peso. Há equilíbrio: Teorema de Stevin – A pressão em um ponto à profundidade ‘h’ no interior de um líquido em equilíbrio é dada pela pressão na superfície, exercida pelo ar (pressão atmosférica), somada à pressão exercida pela coluna de líquido situada acima do ponto (expressa pelo produto ‘dhg’). Todos os pontos situados na mesma profundidade e pertencentes a um mesmo líquido em equilíbrio ficam sujeitos à mesma pressão – Qualquer superfície horizontal nestas condições é isobárica. A diferença entre as pressões de 2 potnos de um fluido em equilíbrio é o produto entre as profundidades dos pontos: Unidades práticas de pressão: Centímetro por mercúrio (cmHg) – 1cmHg = 1.332,8 Pa. Milímetro por mercúrio (mmHg) – 1mmHg = 1.33,28 Pa. 2.1 Pressão Atmosférica Acima de cada ponto da superfície terrestre, há uma coluna de ar exercendo pressão – Pressão atmosférica. A pressão atmosférica depende da altitude local. Pressão normal: Pressão atmosférica igual à 1atm. Pressão no nível do mar. Barômetro – Manômetro usado para medir a pressão atmosférica. 3.0 Equilíbrio de Líquidos Imiscíveis Líquidos imiscíveis – Quando 2 líquidos não se misturam. Líquidos imiscíveis num mesmo recipiente: O líquido de maior densidade ocupa a parte inferior. A separação entre eles é horizontal. Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes (tubo em U): As alturas das colunas líquidas são inversamente proporcionais às respectivas densidades. Considere os pontos ‘A’ e ‘B’ situados na mesma horizontal: 4.0 Princípio de Pascal Quando uma pressão é exercida num ponto de um líquido, essa pressão se transmite a todos os pontos do líquido. Princípio de Pascal – Os acréscimos de pressão sofridos por um ponto de um líquido em equilíbrio são transmitidos integralmente a todos os pontos do líquido e das paredes do recipiente que o contém. 4.1 Prensa Hidráulica 2 recipientes cilíndricos de diâmetros diferentes ligados pela base e preenchidos por um líquido homogêneo. São colocados 2 êmbolos em cada recipiente. Aplica-se uma pressão no êmbolo menor, que irá se transmitir através do líquido, chegando até o êmbolo maior. Em cada operação da prensa, o volume do líquido deslocado do recipiente menor passa para o recipiente maior. 5.0 Teorema de Arquimedes Todo corpo sólido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado. Força que resulta da diferença de pressão existente no interior de um fluido. E = PF DF – Densidade do fluido deslocado. VF – Volume do fluido deslocado. Se o corpo possuir uma área de secção transversal constante (cilindro), o empuxo é determinado por: O valor do empuxo não depende da densidade do corpo imerso no fluido – A densidade do corpo serve somente para saber se o corpo afunda ou não: dC < dF – O corpo flutua na superfície do fluido. dC = dF – O corpo fica em equilíbrio no interior do fluido (totalmente imerso). dC > dF – O corpo afunda no fluido. Corpo totalmente imerso – O Volume deslocado é o próprio volume do corpo. Corpo parcialmente imerso – O Volume deslocado é o volume parcialmente imerso do corpo. Peso aparente – Quando um corpo é totalmente imerso num fluido de densidade menor do que a sua, o peso tem intensidade maior do que a do empuxo.
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