Fisica 02(Hidrostatica)

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RESUMO DA HIDROSTÁTICA 
1- DENSIDADE : É a relação entre a massa do corpo e o volume por ele ocupado no 
instante considerado: d = m/ V ocupado 
2- MASSA ESPECÍFICA: É a relação entre a massa do corpo e o menor volume que ele 
possa ocupar: µ = m / V compacto 
3- Apesar de aparentemente serem iguais, a densidade é diferente da massa específica. 
Assim quando falamos que a massa específica do ferro é 7,9 g/cm3 , estamos 
informando que a massa de 7,9g ocupa totalmente o volume de um cubo com 1cm de 
aresta, ou seja está concentrada no menor volume possível em condições normais de 
pressão e temperatura. Mas derretendo e ferro e com a mesma massa de 7,9 g 
confeccionarmos finas lâminas de ferro, podemos fazer um cubo oco de 5 cm de aresta. 
Então o volume deste cubo será 25 cm3, e agora falaremos em densidade do cubo de 
ferro como sendo 7,9 / 25 = 0,316 g/ cm3. 
4- A rigor a noção de massa específica é válida para a substância ( ferro, água, oxigênio, 
etc), e a densidade é válida para os corpos confeccionados com essas substâncias e que 
podem ocupar vários formatos de volume. No caso e líquidos e gases densidade e 
massa específica representam a mesma coisa, pois não se pode fazer, por exemplo, uma 
caixa oca de água no estado líquido, usando finas lâminas de água. Impossível. 
Usaremos então no curso para os fluidos líquidos e gasosos a noção apenas de 
densidade = d. 
5- PRESSÃO: É a relação entre a parte vertical (ffffyyyy) F ffffyyyy 
 de uma força F aplicada numa área, pelo valor ∆S 
 desta área ∆S: P = fy / ∆S 
6- UNIDADES 
Para densidade e massa específica na prática se usa g/cm3, mas oficialmente no SI 
é o kg/m3. Conversão: 1 g/cm3 = 103 kg/m3. 
Para Pressão a unidade é Newton por metro quadrado = pascal(Pa). 
Tanto densidade, quanto massa específica e pressão podem ser calculadas por regra de 
três simples. Exemplo: Um cubo de 2 cm de aresta de alumínio, tem massa de 21,6 g. 
Então a sua densidade será: Se em 8cm3 de volume, existem 21,6g, então em 1cm3 
existirá X. Realizando-se a regra de três obtemos 2,7 g em cada 1 cm3. Portanto a 
densidade do alumínio é 2,7 g/cm3. 
Outro exemplo: uma força de 100N é aplicada numa placa de vidro fy 
de lados 10 cm x 5 cm. Se a força forma um ângulo de 30º com a F 
placa, qual a pressão que ela exerce sobre a placa? α 30o 
 
Área de placa: 10.10-2 x 5.10-2 = 50.10-4 m2 
Cálculo de fy: no triângulo senα = fy / F . Então 0,5 = fy / 100, e fy = 50N 
Se 50N atuam sobre 50.10-4 m2 então em 1 m2 atuará 1.104 N. Portanto a 
pressão sobre a placa será de 104N/m2 ou 104 Pa. 
 
 PRINCIPAIS PRINCÍPIOS DA HIDROSTÁTICA 
 
1º ) LEI DE STEVIN: A diferença de pressão entre dois pontos de 
um fluído em repouso, distante entre si de h na vertical, é dada Pb . P
 
 por: Pa – Pb = d. g. hab 
 h d = densidade d = 
densidade do fluido, em kg/m3 
g = o valor da gravidade local, em m /s2 Pa 
h = é altura na vertical entre os dois pontos, em metros 
 
 
 
A camada de ar, denominada atmosfera, e que envolve o planeta, tem massa e portanto 
é atraída para o centro da Terra com a força peso = m.g. Dividindo-se esta força pela área do 
planeta em que ela atua, temos a chamada “pressão atmosférica” a que todos e tudo estão 
sujeitos. Ela corresponde ao peso de uma coluna de água de 10 m de altura, ou seja a 1,01.105 
N/m2 ou aproximadamente à 105 Pa. Este valor corresponde à pressão de 1 atmosfera (atm), na 
região ao nível do mar, com altura h = 0m. Assim, um mergulhador que está a 10 m abaixo da 
linha de água do mar, estará submetido a uma pressão de 2 atm, sendo 1 atm do ar e mais 1 atm 
dos 10 m de coluna de água. Isso significa que em um metro quadrado do corpo do mergulhador 
existe o correspondente a uma massa de 10 toneladas!! Em resumo: 
1atm = ~105 N/m2 (Pa) = 10 m de coluna de água = 760 mm de coluna de 
mercúrio. 
 Todos os pontos que estão à mesma altura dentro do líquido estarão à uma mesma pressão 
 
2º ) PRINCIPIO DE PASCAL: Num mesmo fluido em repouso, a pressão se transmite 
igualmente por todos os pontos. 
 Fa 
 ∆Sa Fb Se Fa/ ∆S é a pressão Pa,. Em qualquer ponto do liquido 
 Pa ∆Sb pressão será a mesma. Então, se for aplicada uma força 
 Pa Fa na área ∆Sa , e se a área ∆Sb for 3 vezes maior que ∆Sb 
 então a força exercida nesta área será 3 vezes maior que 
 Pa a aplicada em ∆Sa: Fb = 3Fa. Este é o principio de funciona- 
 mento das prensas hidráulicas e dos freios dos carros. 
 
3º ) PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES: Todo corpo imerso ( mergulhado) num fluido, sofre 
por parte deste uma ação traduzida por uma força vertical, de baixo para cima, no sentido de 
expulsar o corpo do seu interior. Essa força é denominada de empuxo =E e tem o valor do PESO 
DO FLUIDO DESLOCADO. Atenção: Não é o peso do corpo, e sim do fluido deslocado. 
 ∆S E = empuxo 
 Hf P = peso do corpo = m.g 
 P Ht Hf = altura do corpo fora do líquido (emerso) 
 Hi Hi = altura do corpo dentro do líquido ( imerso) 
 Ht = altura total do corpo 
 E 
 
 A parte do corpo que está dentro do líquido ( imersa) tem um volume igual ao volume 
deslocado de líquido: Vcorpo imerso = Vlíquido deslocado. 
 Seja d a densidade do fluido. Temos: 
 d = massa do fluido/ volume do fluido deslocado. 
 Então a massa do fluido deslocado é igual ao produto da densidade do fluido deslocado pelo 
volume do fluido deslocado. Sendo o valor do Empuxo igual ao peso do fluido deslocado, vem: 
Peso do fluido deslocado = massa do fluido deslocado vezes a gravidade, ou seja : Pfluido deslocado = 
E = massa do fluido deslocado vezes a gravidade. Como a massa do fluido deslocado é o 
produto da sua densidade pelo volume deslocado, a expressão de cálculo do empuxo é: 
 E = dfluido.Vfluido deslocado.g 
 
FRAÇÃO IMERSA: 
 
Se o corpo está em equilíbrio dentro do fluido então peso do corpo é igual ao valor do Empuxo. 
Sendo m a massa do corpo e V o seu volume total, temos: dcorpo = m/V . Daí tiramos que m = 
dcorpo x Vcorpo. Então o peso do corpo = m.g, fica : 
Pcorpo = m.g = dcorpo.Vcorpo.g. 
Como E = Pcorpo resulta: 
 dfluido.Vfluido deslocado.g = dcorpo.Vcorpo.g . 
Considerando Vfluido deslocado = ∆S.Hi e Vcorpo = ∆S. Hcorpo , temos: 
 dfluido x ∆S x Hi = dcorpo x ∆S x Hcorpo .Portanto: 
 dcorpo/ dfluido = Himersa do corpo/ Htotal do corpo, 
 
Esta relação é denominada de fração imersa. Se fluido for a água, para qual d= 1g/cm3, temos: 
 dcorpo/ 1 = Himersa /H total do corpo . 
 
 Assim fica fácil saber a densidade de um corpo. Jogando-o na água se por exemplo, 60% da sua 
altura total ficar dentro da água, sua densidade é 0,6 g/cm3. A densidade do gelo é 0,9 g/cm
3. 
Então um Iceberg, grande pedra de gelo que flutua nas águas geladas dos mares nos pólos, tem 
90% do seu volume dentro da água e apenas aflora à superfície 10% do seu grande volume.