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Aula 3 PRESSÃO e DISPOSITIVOS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO John Ninomiya voando com um conjunto de 72 balões cheios de hélio sobre Temecula, Califórnia, em abril de 2003. Os balões de hélio deslocam aproximadamente 230m3 de ar, proporcionando a força de empuxo necessária. Não tente isso em casa! 2 3 PRESSÃO Pressão: uma força normal exercida por um fluido por unida- de de área. 4 Pressão Absoluta: A pressão real em determinada posição. É medida com relação ao vácuo absoluto (ou seja, a pressão absoluta zero). Pressão manométrica: A diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica local. A maioria dos dispositivos de medição da pressão, é calibrada para ler o zero na atmosfera Pressões de vácuo: pressões abaixo da pressão atmosférica. 5 Pressão em um Ponto A pressão em um ponto do fluido é a mesma para todas as direções. . A pressão é a força de compressão por unidade de área e parece ser um vetor. Entretanto, a pressão em qualquer ponto de um fluido é igual em todas as direções. Ou seja, ela tem intensidade, mas não uma direção específica e, portanto, é uma quantidade escalar. 6 Variação da Pressão como a Profundidade A pressão de um fluido em repouso aumenta com a profundidade (como resultado do peso adicionado). 7 Em uma sala cheia com um gás, a variação da pressão com a altura é desprezível. A pressão em um líquido em repouso aumenta linearmente com a distância da superfície livre. 8 Variação da Pressão como a Profundidade Quando a variação da densidade com a altitude é conhecida, 9 A pressão é a mesma em todos os pontos de um plano horizontal em um dado fluido, independentemente da geome- tria, desde que os pontos estejam interconectados pelo mesmo fluido. 10 LEI DE PASCAL A pressão aplicada a um fluido confinado aumenta a pressão em todo o fluido na mesma medida. Elevação de um peso grande por uma força pequena pela aplicação da lei de Pascal. Um exemplo comum é o macaco hidráulico. A relação entre as áreas A2/A1 é chamada de vantagem mecânica ideal do elevador hidráulico. 11 Barômetro • A pressão atmosférica é medida por um dispositivo chamado de barômetro. Dessa forma, a pressão atmosférica é com frequência chamada de pressão barométrica. • Uma unidade de pressão utilizada com frequência é a atmosfera padrão, definida como a pressão produzida por uma coluna de mercúrio com 760 mm de altura a 0°C (︎Hg ︎ 13.595 kg/m3) sob aceleração da gravidade padrão (g ︎= 9,807 m/s2). DISPOSITIVOS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO 12 • A pressão atmosférica Patm varia com altitute. • nível do mar ->101,325 kPa • 1.000 m, -> 89,88 kPa • 2.000 m -> 79,50 kPa • 5.000 m -> 54,05 kPa • 10.000 m -> 26,5 kPa • 20.000 m -> 5,53 kPa • O comprimento ou a área da seção transversal do tubo não tem efeito sobre a altura da coluna de fluido de um barômetro, desde que o diâmetro do tubo seja suficientemente grande para evitar os efeitos da tensão superficial (capilaridade). 13 14 A altitudes elevadas, o motor de um automóvel gera menos potência e uma pessoa recebe menos oxigênio por conta da menor densidade do ar Manômetro Um manômetro consiste principalmente em um tubo em forma de U, de vidro ou plástico, contendo um ou mais fluidos como mercúrio, água, álcool ou óleo. Quando se prevê diferenças de pressão elevadas, fluidos pesados como o mercúrio são usados, o que mantém o tamanho do manômetro em um nível gerenciável. 15 Em camadas empilhadas de fluidos em repouso, a variação da pressão em cada camada de fluidocom densidade ρ︎ e altura h é ρ︎gh 16 MANÔMENTRO BÁSICO 17 18 EXEMPLO: Medição de pressão com um manômentro 19 EXEMPLO: Medição de pressão com um manômentro de vário fluidos