Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
VASOS COMUNICANTES OBJETIVO DA PRÁTICA Equilíbrio de dois líquidos miscíveis e imiscíveis em dois vasos comunicantes. Quando se tem um único líquido em equilíbrio contido no recipiente, conclui- se que: a altura alcançada por esse líquido em equilíbrio em diversos vasos comunicantes é a mesma, qualquer que seja a forma de seção do ramo. INTRODUÇÃO TEÓRICA Vasos comunicantes são recipientes geralmente em formato de U que são utilizados para analisar as relações entre as densidades de líquidos imiscíveis e executar estudos sobre a pressão exercida por fluidos. Teorema de Stevin: "A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos." Através deste teorema podemos concluir que todos os pontos a uma mesma profundidade, em um fluido homogêneo (que tem sempre a mesma densidade) estão submetidos à mesma pressão. TEOREMA DE PASCAL "O acréscimo de pressão exercida num ponto em um líquido ideal em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém." TEOREMA DE ARQUIMEDES “Um fluido em equilíbrio age sobre um corpo nele imerso (parcial ou totalmente), com uma força vertical orientada de baixo para cima, denominada empuxo, aplicada no centro de gravidade do volume de fluido deslocado, cuja intensidade é igual ao peso do volume de fluido deslocado”. E = dL . VL . g METODOLOGIA TEOREMA DE PASCAL O princípio de Pascal é uma lei da Mecânica dos Fluidos que afirma que a pressão aplicada sobre um fluido em equilíbrio estático é distribuída igualmente e sem perdas para todas as suas partes, inclusive para as paredes do recipiente em que está contido. Esse princípio foi enunciado pelo cientista francês Blaise Pascal. Pressão é definida pela razão entre a força aplicada e a área da aplicação. Essa grandeza física é medida em pascal (Pa). De acordo com o princípio de Pascal, ao aplicar-se uma força sobre um sistema hidráulico, como em um conjunto de pistões, o aumento de pressão sobre o pistão será exercido de maneira uniforme em todos os pontos do fluido. Além disso, se o fluido estiver em contato com outro pistão de área 10 vezes maior, a força exercida sobre ele será 10 vezes maior do que aquela exercida sobre o primeiro pistão. Dessa forma, o aumento de pressão em cada um dos pistões será igual. METODOLOGIAS ALTERNATIVAS A escavadeira hidráulica - A escavadeira hidráulica é fundamental para desempenhar funções de força e agilidade, pois devido ao sistema hidráulico integrado no seu interior consegue obter grande quantidade de força. O protótipo funciona adicionando água nas seringas que, conforme injetada para dentro ou puxada para fora da tubulação, permite movimentar a escavadeira. São necessárias quatro seringas para manipular as articulações da mesma, que opera como se fosse uma escavadeira de verdade. ESTUDOS DE CASO Elevador hidráulico O elevador hidráulico é muito usado nos postos de gasolina para levantar automóveis. Ele é formado por dois vasos comunicantes, um mais fino e outro mais grosso, ambos cheios de óleo. Esse tipo de elevador funciona do seguinte modo: toda força aplicada no lado menor se multiplica, resultando uma força mais intensa no lado maior. Para entender melhor esse fenômeno, observe a figura: No exemplo, a área do vaso direito é quatro vezes maior que a do vaso esquerdo. Como a pressão aplicada sobre o óleo no lado esquerdo deverá se espalhar por todo o líquido, as pressões nos dois lados serão iguais. Como as pressões são iguais, na área quatro vezes maior atuará uma força também quatro vezes maior. Isso permite que o frentista consiga levantar um carro muito pesado fazendo bem pouca força. Na prática, uma força feita no vaso mais estreito é multiplicado do lado do vaso mais largo! Distribuição de água Quando você abre uma torneira sai água com bastante força, essa água vem do encanamento da casa e do sistema de distribuição de água da cidade. O caminho é um pouco complicado… A água vem de grandes reservatórios, é bombeada para grandes caixas d’água públicas, construídas em lugares bem altos. A água vai então para as caixas-d’água de nossas casas e só aí chega nas torneiras. O que faz a água ir naturalmente de uma caixa mais alta para outra mais baixa, daí para a caixa de nossa casa e então a torneira, é o princípio dos vasos comunicantes. Observe a figura a seguir (clique para ampliar): RESULTADOS EXPERIMENTAIS DO ENSAIO FEITO EM SALA Raio do vasos R1 e R2 A1 e A2 F = m x a A = PI x D²/ 4 Seringa R1 = 11,8mm Seringa R2 = 13,8mm Peso = 250g = 2,5N A1 = 0,00009m² A2 = 0,00015m² FI/A1 = F2/A2 2,5/0,00009 = F2/0,00015 F2 = 3,44N DISCUSSÕES DOS ESTUDOS DE CASO É observado que os vasos comunicantes são usados em nosso dia a dia em inúmeros lugares como nos exemplos mostrados. No exemplo do elevador hidráulico, a área do vaso direito é quatro vezes maior que a do vaso esquerdo. Como a pressão aplicada sobre o óleo no lado esquerdo deverá se espalhar por todo o líquido, as pressões nos dois lados serão iguais. CONCLUSÕES Vasos comunicantes são extremamente importantes e até mesmo simples de serem aplicados, pois não é preciso uma alta tecnologia, pois muitas vezes são feitos de forma mecânica e manual. Conclui-se que o produto das densidades pela altura da coluna de líquido deve ser igual para cada um dos fluidos dentro do recipiente. A igualdade será mantida se o líquido de menor densidade possuir a maior altura e vice-versa. BIBLIOGRAFIA Site do Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria (GEFUFSM). Disponível em http://coral.ufsm.br/gef/q-fluidos01.html RESNICK, R. , HALLIDAY, D. , WLAKER, J. Fundamentos de Física. Vol. 2. 8ª Ed. Rio de Janeiro. LTC. 2009. SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Hidrostática"; Brasil Escola. Disponível em https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Princípio de Pascal"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-de- pascal.htm>
Compartilhar