1 Hidrostatica

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Princípios básicos de Hidráulica 1-1
1 PRINCÍPIOS BÁSICOS DA HIDRÁULICA 
1.1 Conceito de Hidráulica 
Etimologicamente: 
 HIDRÁULICA = hydor + aulos (do grego) 
  
 água condução 
Atualmente: 
- HIDRÁULICA é a ciência que estuda o comportamento da ÁGUA e de outros 
líquidos, quer em repouso (HIDROSTÁTICA), quer em movimento 
(HIDRODINÂMICA). 
MECÂNICA DOS FLUIDOS: trata dos problemas relativos a líquidos e gases. 
Quando em equilíbrio – HIDROSTÁTICA 
Quando em movimento – HIDRODINÂMICA 
Aplicações – água e ar 
Condução hidráulica Ar condicionado 
Estruturas hidráulicas Controles e transmissão pneumáticas 
Oceanografia Vapor de água 
Aproveitamento da energia hidráulica Centrais térmicas 
Estações de bombeamento Metereologia 
Aeronaltica Refrigeração 
Sólidos e fluidos > infinitas partículas infinitesimais 
 Sólido 
 
Esforço externo >> sofrem maior ou menor influência 
 ou Fluido 
 
p/ sólidos ---- partículas estão ligadas + rigidamente 
p/ líquidos---- não se opõe a mudanças estrutural e forma ( estrutura molecular 
diferente) 
 
1.2 Evolução da Hidráulica 
3750 a.C – coletores de esgoto na cidade de Nipur (Babilônia) 
691 a.C – primeiro sistema público de abastecimento de água 
 (aqueduto de Jerwan – Assíria) 
Estado de 
agregação 
Princípios básicos de Hidráulica 1-2
450 a.C – drenagem (Grécia) 
250 a.C – parafuso de Arquimedes. 
150 a.C – aquedutos romanos. 
120 a.C – bomba de pistão (HERO) 
1600 – prensa hidráulica (S.Stevin) - Holanda 
1643 – barômetro (E. Torricelli) – Itália 
1654 – compressor de ar (O. von Gueriche) – Alemanha 
1664 – tubo de fºfº (J. Jordan) – França 
1680 – bomba centrífuga (J. Jordan) – França 
1775 – bacia sanitária (J Brabah) – Inglaterra 
1846 – manilha cerâmica (Francis) – Inglaterra 
1867 – tubo de concreto armado (J. Monier) – França 
1913 – tubo de cimento amianto (A. Mazza) – Itália 
1.3 Símbolos adotados e unidades usuais 
Tradicionalmente, na Hidráulica tem sido utilizado o sistema Métrico-Gravitacional, 
conhecido como sistema MKS técnico (MKS*), cujas unidades fundamentais são: de 
força F – o kilograma-força (kgf); de comprimento – o metro (m) e de tempo –o 
segundo (s). 
Recentemente, estão em vias de abandono o sistema MKS*, em favor do chamado 
Sistema Internacional de Unidades – SI (conhecido também como sistema MKS), em 
que as unidades fundamentais são o quilograma-massa (ou simplesmente quilograma) 
(Kg), metro (m) e segundo (s). 
As grandezas mais utilizadas em Hidráulica estão relacionadas abaixo, no Sistema 
Internacional (SI). 
Tabela 1.1 
Grandezas Nome Símbolo Expressão em termos 
de outras unidades 
 Comprimento 
 Massa 
 Tempo 
 Força 
 Pressão 
 Energia 
 potência 
metro 
kilograma 
segundo 
newton 
pascal 
joule 
watt 
m 
Kg 
s 
N 
Pa 
J 
W 
 
 
 
m.kg/s2 
N/m2 = kg/m.s2 
N.m = m2.kg/s2 
N.m/s = m2.kg/s3 
 
 No sistema MKS técnico, a massa é dada em utm (unidade técnica de massa), a 
força em kgf e a pressão em kgf/m2. 
Princípios básicos de Hidráulica 1-3
 A relação entre kg e utm é de 1:9,8, ou seja, 1 utm vale 9,8 kg. 
1.4 Peso e Massa 
massa  é a quantidade de matéria que um corpo contém  inércia que o corpo oferece 
ao movimento. A unidade, tanto no sistema SI como no MKS* é quilograma (kg). 
peso  é a ação (força) exercida por um corpo pela gravidade. 
Peso P = m.g 
Exemplo: Se um corpo tem 10 kg de massa, o seu peso (P) será: 
P = 10 x 9,8 = 98 N no sistema SI e kgf 108,9
8,9
10
P no sistema MKS*. 
Portanto, a relação entre as duas unidades de força é 1 kgf = 9,8 N. 
1.5 Propriedades físicas dos líquidos 
1.5.1 Massa Específica (  ) 
A massa específica ou densidade absoluta de um material homogêneo é definida 
como sua massa por unidade de volume. 
V
m
 (1.1) 
Exemplo: na temperatura ambiente (no SI) 
 mercúrio: Hg = 13.600 kg/m3 
 água: água = 1.000 kg/m3 
 gelo: gelo = 920 kg/m3 
1.5.2 Peso específico () 
O peso específico de um material homogêneo é definido como seu peso por unidade 
de volume. 
g.  (1.2) 
 Água: 3/981081,91000. mN g   (SI) 
 3/kgf 100081,9
81,9
1000. mg   (MKS*) 
1.5.3 Densidade Relativa () 
Princípios básicos de Hidráulica 1-4
A densidade relativa de um material é a relação entre a massa específica desse 
material e a massa específica de uma substância tomada por base. No caso dos líquidos, 
essa substância é a água. É uma quantidade adimensional (sem dimensões). 
Exemplo: a densidade relativa do mercúrio é 13,6. 
1.5.4 Viscosidade (  ) 
Quando um líquido escoa, verifica-se um movimento relativo entre as suas 
partículas, resultando um atrito entre as mesmas. Este atrito interno ou viscosidade é a 
propriedade dos líquidos responsável pela resistência à deformação. 
Suponhamos que no interior de um líquido as partículas contidas em duas placas 
paralelas de área A, distanciadas de “y”, movem-se com velocidades diferentes v e v+v: 
 
 A v + v 
 
 y A v 
 
Força tangencial decorrente dessa diferença de velocidade será: 
y
vAF  .. (1.3) 
onde  é o coeficiente de viscosidade dinâmica. 
Dividindo-se o valor desse coeficiente pela massa específica do líquido, obtém-se o 
coeficiente de viscosidade cinemática: 


  (1.4) 
 Para água com t = 20ºC (SI): 
  = 1000 Kg/m3 
  = 9810 N/m3 
 23 /.10005,1 msNx  
  = 1,01 x 10-6 m2/s 
 Análise dimensional 
 
22 m
sN
mm
smN
vA
yF
y
vAF












 
s
mv
mA
my
NF




2 
Princípios básicos de Hidráulica 1-5
 
s
m
Kg
ms
s
mKg
Kg
msN
s
mKgNamF
Kg
msN
Kg
m
m
sN
2
2
2
3
2
















 
 
1.5.5 Compressibilidade e elasticidade 
Compressibilidade á propriedade que tem os corpos de reduzir seus volumes sob a 
ação de pressões externas. Inversamente, elasticidade é a propriedade que têm os líquidos 
de aumentar seu volume quando a pressão é diminuída. 
1.5.6 Adesão 
Observa-se esta propriedade quando um líquido está em contato com um sólido, por 
exemplo um tubo de vidro. A atração exercida pelas partículas do vidro pode ser maior 
que a atração existente entre as partículas do próprio líquido. Na figura abaixo é mostrada 
esta propriedade. 
 Figura 1.1 
1.5.7 Coesão 
É a propriedade das partículas do líquido de resistir a pequenos esforços de tensão. 
A formação de uma gota d´água deve-se à coesão. Esta propriedade no mercúrio é 
mostrada na figura ao lado. 
Figura 1.2 
1.5.8 Tensão de vapor d’água 
A tensão de vapor é a pressão exercida pelo vapor em determinado 
espaço. O espaço diz-se saturado quando não comportar mais vapor. 
A tensão de vapor de água saturado aumenta com a temperatura, 
tornando-se igual à pressão atmosférica no ponto de ebulição. A máxima 
altura de coluna de água, h, que, a dada temperatura, pode ser suportada 
pela pressão atmosférica (p0) é a altura correspondente à pressão 
atmosférica (h0) menos a altura hv, correspondente à tensão de vapor a 
essa temperatura.Figura 1.3