relatorio de teorema de stevin

Prévia do material em texto

Introdução
Simon Stevin nasceu em Burges, em 1548. Contribuiu de maneira significativa no avanço científico de sua época. Dentre os mais variados estudos, pode-se destacar o Princípio de hidrostática [1].
O Princípio de hidrostática, ou Teorema de Stevin, que trata acerca do deslocamento de corpos mergulhados em água e a explicação do paradoxo da hidrostática - a pressão de um líquido independe da forma do recipiente, depende apenas da altura da coluna líquida [1].
Sua atual importância na disciplina laboratorial de física I é para compreensões futuras de estudos mais complexos no decorrer do curso de engenharia. Como também, se não é um milagre ou Deus explicou o porque, é dever do engenheiro perante seu ciclo básico justificar fenômenos naturais com algum estudo de exatas.
Objetivos
Compreender fenômenos hidrostáticos;
Noção do que é: Adesão e Coesão, Vasos Comunicantes e Pressão;
Desvendar o mistério: Agua cai pra cima?
Revisão Bibliográfica.
Simon Stevin nasceu em Burges, em 1548. Contribuiu de maneira significativa no avanço científico de sua época. Dentre os mais variados estudos, pode-se destacar o Princípio de hidrostática, que trata acerca do deslocamento de corpos mergulhados em água e a explicação do paradoxo da hidrostática - a pressão de um líquido independe da forma do recipiente, depende apenas da altura da coluna líquida. Esta é a demonstração que será mostrada nas alíneas seguintes [1].
 Figura 1: Recipiente com Agua [1]. 
Observando a figura (a) ao lado, pode-se perceber um recipiente com uma determinada quantidade de água.  Consideremos parte desta água isolada em um volume cilíndrico imaginário cuja área da base é A e y1 e y2  (observe pela figura que serão números negativos) são os limites deste cilindro.
Para a quantidade de água isolada, fez-se um diagrama de corpo livre – figura (b). Considerando que todo o líquido está em repouso e utilizando-se a Segunda Lei de Newton, pode-se escrever a seguinte expressão:
 [1], 
onde o vetor F é a força resultante que age em determinado corpo; o vetor a é a aceleração a que o corpo está submetido e m é a massa do corpo.
Logo, pode – se concluir:
 [1].
Lembrando que:
[1].
Pode-se reescrever a equação (I) da seguinte forma:
[1].
Observando o sistema de referências da figura, pode – se concluir que:
y1 = 0;
p1 = p0;
y2 = -h;
p2 = p
A conclusão da equação (II) é a seguinte:
 [1].
Figura 1: Vasos Comunicantes [1].
Dentre os mais variados exemplos de utilização do Princípio de Stevin, é apresentado em diversos livros didáticos: são os vasos comunicantes (a ligação de dois ou mais recipientes por um conduto). É com base neste princípio que as caixas de distribuição de água das casas e das cidades são construídas. É comum observar que os reservatórios de distribuição de água sempre estão localizados nos pontos mais altos da casa ou da cidade [1].
Um outro exemplo comum é o uso de mangueira transparente com água em seu interior, utilizada por pedreiros na construção civil. Essa engenhoca usa os princípios da hidrostática, especificamente os vasos comunicantes, e serve para nivelar ou identificar se a obra está num mesmo plano horizontal [1].
Vasos Comunicantes
Quando dois líquidos que são imiscíveis (que não irão se misturar) são colocados em um recipiente, de modo que o de maior densidade fique localizado na parte inferior e o de menor densidade na parte superior, obtemos uma superfície de separação horizontal [3].
Figura 2: Figura com dois líquidos imiscíveis [3].
Sendo que d1<d2.< p=""></d2.<>
Caso os líquidos imiscíveis sejam colocados em vasos comunicantes em forma de u, eles irão se dispor de modo que suas alturas, medidas da superfície de separação ao topo do líquido sejam inversamente proporcionais às suas densidades [3].
Assim: d1h1 = d2h2
Figura 3: Representação de vasos comunicantes com dois líquidos imiscíveis [3].
Observe que esta possibilidade se estende para três ou mais líquidos.
Figura 4: Vasos Comunicantes [3].
Coesão
As moléculas de água estão unidas através das pontes de hidrogênio. Essa união entre as moléculas é chamada de coesão.
Coesão é a capacidade que uma substância tem de permanecer unida, resistindo à separação. Podemos observar essa coesão em uma gota de água sobre uma superfície, formando uma espécie de película resistente, pois as moléculas estão fortemente aderidas umas às outras [2].
 
Figura 5: Coesão da Agua [2].
Tensão superficial
Essa força de atração entre as moléculas permite que haja um fenômeno chamado de tensão superficial, que é pode ser verificado na superfície de separação entre dois fluidos não miscíveis. Mas ela depende na natura desses compostos e da temperatura do meio. No caso da água, é como se houvesse um filme de água na superfície, por isso alguns insetos conseguem pousar sobre a água sem afundar. A água possui uma tensão superficial maior que dos outros líquidos [2].
Figura 6: Tensão superficial [2].
Adesão
Além das forças de coesão, a água também pode se aderir à outras moléculas. Isso pode ocorrer graças à sua polaridade. A água tende a atrair e ser atraída por outras moléculas polares. Essa atração entre as moléculas de água e outras moléculas polares é chamada de adesão [2].
As moléculas de água não se ligam com moléculas apolares, ou seja, não há adesão. Por isso ela não se distribui igualmente sobre uma superfície encerada, e forma gotículas separadas sobre elas, pois a cera é apolar [2].
Capilaridade
A capilaridade é um fenômeno físico resultante das interações entre as forças de adesão e coesão da molécula de água. É graças a capilaridade que a água desliza através das paredes de tubos ou deslizar por entre poros de alguns materiais, como o algodão, por exemplo [2].
Quando se coloca um tubo de fino calibre em contato com água, o líquido tende a subir pelas paredes desse tubo, graças às forças de adesão e coesão. A adesão está relacionada com a afinidade entre o líquido e a superfície do tubo, pois há a formação de pontes de hidrogênio entre os dois. Graças à coesão das moléculas de água, também proporcionada pelas pontes de hidrogênio, elas mantêm-se unidas, e umas acabam arrastando as outras pela coluna, elevando o nível de água [2].
Materiais
01 Becher;
01 Kit de Vasos Comunicantes;
Agua.
Metodologia
 Ajuste o nível do kit com Vasos Comunicantes de forma que a marcação do equipamento seja igual para os 3 tubos.
Coloque a agua até a marcação do equipamento. 
Resultados
Visto pelo teorema, indiferente do tamanho do raio dos tubos, oque influencia na divisão dos vasos comunicantes é a pressão exercida na agua.
Para a formação do menisco em qualquer liquido, basta a sua coesão ser menor que a sua adesão. A agua por exemplo, em um tubo estreito, é bem visível o menisco formado (Uma concavidade voltada para baixo). Semelhante ao local que se encontra nossos deputados. Quando a coesão for maior que a adesão, será o caso inverso de nossa concavidade que estará voltada para cima, onde se encontra nossos senadores em Brasília. Um exemplo desta concavidade para cima é o Mercúrio.
Conclusão
Qualquer pode ser sugada, tanto pra baixo ou pra cima, dependendo do recipiente ou material usado. A agua e o papel, por exemplo, pode ocorrer facilmente o que chamasse de capilaridade no qual indiferente se constante gravitacional da terra faz força contra a essa sucção, ela não deixara de ser realizada.
Referencias Bibliográficas
[1] Disponível em: http://www.infoescola.com/hidrostatica/principio-de-stevin/ acesso: 06/11/14
[2] Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/coesao-e-adesao-da-agua/ acesso em: 06/11/14.
[3] Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/vasos-comunicantes/ acesso em: 06/11/14.