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O principio de Pascal Tendo a Água como o Fluido Jardel de Carvalho Veloso, Ronaldo Coelho Pereira, Maura Vieira dos Santos Sousa, Isaiane Rocha Bezerra, Inaiara Leite Rodrigues, Vinicius da Silva Neres, José Bruno Ramos- Física IV Curso de Licenciatura em Física Instituto Federal do Piauí – Campus Picos e-mail: trfisica2016@gmail.com Resumo: a hidrostática é a ciência que estuda os fluídos em equilíbrio estático, Blase Pascal foi um matemático, físico, filosofo e inventor que dedicou parte de seus estudos a hidrostática. Suas observações culminaram na formulação de um dos princípios da hidrostática, o Principio de pascal: o acréscimo de pressão produzido em um líquido em equilíbrio transmite- se integralmente a todos os pontos do líquido. O experimento descrito neste trabalho consistiu na observação do princípio de pascal através de um aparato hidrostático, painel hidrostático, onde pode se observar a pressão no líquido confinado na artéria foi transmitida a todos os pontos do líquido e as paredes dos ramos e que a esta era proporcional a variação da altura da altura da artéria. Palavras chave: fluidos, principio de pascal, pressão e transmissão. Introdução Na natureza a matéria apresenta-se nos estados sólidos, líquidos ou gasoso. Nos estados líquido ou gasoso a matéria é denominada fluido, não tendo forma definida (como acontece no estado solido). Enquanto, no estado liquido, o volume da matéria pode ser definido, no estado gasoso não pode acontecer o mesmo. A densidade 𝒑 é uma quantidade muito importante para caracterizar a matéria. Em geral para um fluido, 𝒑 = f(P,T) é uma função da pressão P e temperatura T do fluido.( TIPLER, 2006) Principio fundamental da hidrostática ou Teorema de Stevin (ÄP=rgh): "A diferença entre as pressões em dois pontos dentro de um líquido em equilíbrio é igual ao produto da massa especifica do líquido (ou densidade do líquido) pelo módulo da aceleração da gravidade do local onde é feito a observação, pela diferença entre as profundidades consideradas." Uma das aplicações do Teorema de Stevin são os vasos comunicantes. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diversas, observaremos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna. As demais grandezas são constantes para uma situação desse tipo (pressão atmosférica, densidade e aceleração da gravidade). As caixas e reservatórios de água, por exemplo, aproveitam-se desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido. ( TIPLER, 2006) Principio de Pascal (prensa hidráulica): O cientista francês Blaise Pascal (1623- 1662) enunciou, em 1653, o “princípio de Pascal” que explicava que, se a pressão existente na superfície do líquido fosse aumentada de uma maneira qualquer - por um pistão agindo na superfície superior, por exemplo - a pressão P em qualquer profundidade deve sofrer um aumento exatamente da mesma quantidade. O principio de Pascal pode ser enunciado da seguinte forma: “Qualquer acréscimo de pressão exercido num ponto de um fluido (gás ou líquido) em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos desse fluido e às paredes do recipiente que o contém.” Esse princípio também pode ser escrito como: “O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido." (NUSSENZVEIG, 2002) Pelo que foi exposto anteriormente, pode se verificar que a variação de pressão de um ponto a outro de um fluido em repouso depende da diferença de nível entre eles e a densidade do fluido. Assim se houver aumento de pressão num ponto de um fluido contido num recipiente, pela ação de uma pressão externa, esse aumento se transmitira a todos os outros pontos do fluido, inclusive as paredes do recipiente. (NUSSENZVEIG, 2002) A transmissão do aumento de pressão é instantânea em líquidos, devido a sua incompressibilidade. A validade desse principio também se mantem para fluidos compressíveis desde que o equilíbrio tenha se estabelecido .(TIPLER, 2006) Para a realização dos experimentos foram utilizados um painel hidrostático, uma seringa com um prolongador e um copo contendo água. Para a montagem foi posicionada a artéria visor em 400 mm na escala da régua central e colocou-se água nos manômetros. Mudando a posição da artéria visor e anotado as posições dos líquidos nos ramos. Neste experimento foi usado o painel I do painel hidrostático e os ramos 1 e 2. Painel Hidrostático Fonte: Aquirvo pessoal Dado o peso específico da água e com as anotações feitas, foi possível calcular a pressão exercida pela coluna d’água da artéria visor através da expressão: PH2O = ρ.Δh (Eq. 01) Sendo: PH2O = pressão exercida pela coluna d’água da artéria visor. ρ = peso específico da água. Δh = diferença entre as alturas C e D das colunas d’água na mangueira. Resultados e Discussões Tabela 1: man 1(mm) man 2 (mm) Artéria visor (mm) A10=23 A20=30 h0=400 A11=18 A21=25 h1=428 A12=13 A22=20 h2=456 Fonte: Arquivo pessoal Ao se elevar a artéria visor o liquido dentro da mangueira comprime o ar preso entre esse liquido e os líquidos dos manômetros A e B (imagem 1). Quando elevada em 28mm, o liquido da artéria visor que comprime o ar e assim comprimindo o liquido do manômetro A2 fazendo-o descer 5mm. O mesmo ocorre com o manômetro A1. Através da equação 1, sabendo que o peso específico da água é 9.810 N/m 3 , foi possível calcular a pressão exercida pela coluna d’água da artéria visor. Tabela 2: ρ(N/mm 3 ) Δh(mm) PH2O(N/mm 2 ) 9810x10 -9 44 4,316x10 -4 9810x10 -9 43 4,218x10 -4 Fonte: Arquivo pessoal Conclusão Conclui-se que, com base no obervado, que é possível reproduzir de forma experimental leis, conceitos e princípios que explicam os efeitos da pressão sobre um líquido incompressível. Observou-se que a pressão aplicada a um líquido confinado é transmitida a todos os pontos do líquido e as paredes do recipiente sem perdas. Neste caso, a pressão foi dada pelo fluido na artéria, diretamente proporcional à variação de sua altura. Referências [1] NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica: Fluidos, Oscilações e Calor, Vol2. 4 ed. Edgard Blücher, 2002. [2] TIPLER, P. ''Física para cientistas e engenheiros: Mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica'' 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. Vol. 1. Crédito - Este texto foi adaptado do modelo de relatório usado em http://fisica.ufpr.br/LE/.