aula 01

Prévia do material em texto

8/27/2019
1
CCE1155 – FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL II
PROFESSOR: RAPHAEL PEREIRA AULA 01
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
8/27/2019
2
FLUIDO
• CONCEITO: É UMA SUBSTÂNCIA QUE NÃO TEM FORMA PRÓPRIA,
ASSUME O FORMATO DO RECIPIENTE.
• SÃO FLUIDOS: LÍQUIDOS E GASES.
• MECÂNICA DOS FLUIDOS: FLUIDOS EM REPOUSO (HIDROSTÁTICA) E
FLUIDOS EM MOVIMENTO (HIDRODINÂMICA).
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
DENSIDADE (d)
• CONCEITO:
- TAMBÉM CONHECIDA COMO MASSA ESPECÍFICA OU DENSIDADE
VOLUMÉTRICAABSOLUTA.
- SISTEMA INTERNACIONAL (SI): kg/m³.
- RAZÃO ENTRE MASSA E VOLUME:
𝒅 =
𝒎
𝑽
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
8/27/2019
3
DENSIDADE (d)
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
PRESSÃO (p)
• CONCEITO:
- SISTEMA INTERNACIONAL (SI): N/m² = Pa (Pascal).
- RAZÃO ENTRE FORÇA E ÁREA:
𝒑 =
𝑷
𝑨
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
8/27/2019
4
PRESSÃO (p)
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
PRESSÃO HIDROSTÁTICA (pef)
• CONCEITO:
- TAMBÉM CONHECIDA COMO PRESSÃO EFETIVA.
- SISTEMA INTERNACIONAL (SI): N/m² = Pa (Pascal).
- PRESSÃO QUE O FLUIDO (EM EQUILÍBRIO) EXERCE EM UM PONTO:
𝒑𝒆𝒇 =
𝑷
𝑨
=
𝒎. 𝒈
𝑨
=
𝒅. 𝑽. 𝒈
𝑨
=
𝒅. 𝑨. 𝒉. 𝒈
𝑨
= 𝒅. 𝒈. 𝒉
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
8/27/2019
5
PRESSÃO HIDROSTÁTICA (pef)
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
𝒆𝒇
PRESSÃO ABSOLUTA (pabs)
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
𝒂𝒃𝒔 𝒐 𝒆𝒇
𝒂𝒃𝒔 𝒐
8/27/2019
6
TEOREMA DE STEVIN
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
• CONCEITO:
- A DIFERENÇA ENTRE AS PRESSÕES DE
DOIS PONTOS DE UM FLUIDO EM
EQUILÍBRIO É IGUAL AO PRODUTO
ENTRE DENSIDADE DO FLUIDO, A
ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL E A
DIFERENÇA ENTRE AS PROFUNDIDADES
DOS PONTOS.
∆𝒑 = 𝒅. 𝒈. ∆𝒉
TEOREMA DE STEVIN
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
• CONSEQUÊNCIAS:
1. TODOS OS PONTOS QUE ESTÃO NUMA MESMA PROFUNDIDADE, NUM FLUIDO
HOMOGÊNEO EM EQUILÍBRIO, ESTÃO SUBMETIDOS À MESMAPRESSÃO.
𝒑𝑨 = 𝒑𝑩 = 𝒑𝑪
8/27/2019
7
TEOREMA DE STEVIN
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
• CONSEQUÊNCIAS:
2. A SUPERFÍCIE LIVRE DE UM LÍQUIDO EM REPOUSO DEVE SER HORIZONTAL E
NÃO INCLINADA.
𝒑𝑨 = 𝒑𝑶 + 𝒅. 𝒈. 𝒉𝑨 𝒉𝑨 ≠ 𝟎
𝒑𝑩 = 𝒑𝑶 + 𝒅. 𝒈. 𝒉𝑩 𝒉𝑩 = 𝟎
𝒑𝑨 ≠ 𝒑𝑩
EXEMPLO
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
EM UM RECIPIENTE, COLOCAM-SE DOIS LÍQUIDOS IMISCÍVEIS CUJAS
DENSIDADES SÃO d1 = 800 kg/m3 e d2 = 1.200 kg/m3. CONSIDERANDO A
PRESSÃO ATMOSFÉRICA NO LOCAL IGUAL A 1,01x105 Pa, DETERMINE:
A) A PRESSÃO NO PONTO A;
B) A PRESSÃO NO PONTO B;
C) A PRESSÃO NO PONTO C.
8/27/2019
8
EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
g = 9,8 m/s², 0ºC – COLUNA DE MERCÚRIO: 76 cm = 760 mm
EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
𝒑𝒐 = 𝒅𝑯𝒈. 𝒈. 𝒉
𝒑𝒐 = 𝟏𝟑, 𝟔. 𝟏𝟎ଷ 𝒌𝒈/𝒎³ . 𝟗, 𝟖 
𝒎
𝒔ଶ
. 𝟎. 𝟕𝟔 𝒎
𝒑𝒐 ≅ 𝟏, 𝟎𝟏𝟑. 𝟏𝟎𝟓𝑵/𝒎²(𝐏𝐚)
1 atm = 1,013.105 N/m² (Pa) = 760 mmHg
8/27/2019
9
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI
SÃO PAULO RIO DE JANEIRO
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
• CONCEITO:
- QUANDO UM PONTO DE UM LÍQUIDO EM
EQUILÍBRIO SOFRE UMA VARIAÇÃO DE
PRESSÃO, TODOS OS OUTROS PONTOS
TAMBÉM SOFREM AMESMA VARIAÇÃO.
𝑭𝟏
𝑨𝟏
=
𝑭𝟐
𝑨𝟐
O PRINCÍPIO DE PASCAL
8/27/2019
10
EXEMPLO
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
A FIGURA ABAIXO MOSTRA O PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM ELEVADOR HIDRÁULICO,
FORMADO POR UM SISTEMA DE VASOS COMUNICANTES CONTENDO UM FLUÍDO
INCOMPRESSÍVEL NO SEU INTERIOR. CONSIDERE QUE A ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE VALE 10
m/s2. SABENDO-SE QUE AS ÁREAS DAS SEÇÕES TRANSVERSAIS DOS PISTÕES 1 E 2 SÃO,
RESPECTIVAMENTE, A1 = 0,2 m2 e A2 = 1 m2, O MÓDULO DA FORÇA F1 NECESSÁRIA PARA
ERGUER O PESO EQUIVALENTE DE UMA CARGACOM MASSA IGUALA 100 kg SERÁ:
a) 10 N.
b) 50 N.
c) 100 N.
d) 150 N.
e) 200 N.
VAMOS PRATICAR?
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
A IMAGEM ABAIXO MOSTRA TRÊS RECIPIENTES COM VOLUMES DIFERENTES CONTENDO O MESMO LÍQUIDO,
AO MESMO NÍVEL.
CONHECENDOA LEI DE STEVIN, MARQUE AALTERNATIVACORRETA:
A) A PRESSÃO EXERCIDA PELO LÍQUIDO NO FUNDO DOS TRÊS RECIPIENTES DEPENDE DO VOLUME DE CADA
UM.
B) O RECIPIENTE QUE POSSUIR MAIOR VOLUME TERÁ MAIOR PRESSÃO HIDROSTÁTICA EM QUALQUER PONTO
DO LÍQUIDO.
C) A PRESSÃO EXERCIDA PELO LÍQUIDO NO FUNDO DOS TRÊS RECIPIENTES É AMESMA.
D) O FORMATO DO RECIPIENTE INFLUENCIA DIRETAMENTE NA PRESSÃO HIDROSTÁTICA.
E) NENHUMADAS ALTERNATIVAS ESTÁ CORRETA.
Dondoni
Note
P=m.gnullnullP=100kg . 10 m/s²nullnullP=1000NnullnullnullnullF1/A1 = F2/A2nullnullX / 0,2 = 1000 / 1nullnullX = 1000 . 0,2nullnullX= 200N
Dondoni
Arrow
Dondoni
Arrow
8/27/2019
11
VAMOS PRATICAR?
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
UM GRANDE RESERVATÓRIO ABERTO CONTÉM DOIS LÍQUIDOS, A E B, CUJAS
DENSIDADES SÃO, RESPECTIVAMENTE, dA= 0,70 g/cm³ E dB = 1,5 g/cm³ (VEJA A FIGURA). A
PRESSÃO ATMOSFÉRICA LOCAL É DE 1,0x105 N/m2. QUAL É, EM N/m², A PRESSÃO
ABSOLUTA NOS PONTOS 1, 2 E 3? (DADO: ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE g = 10 m/s2)
.
VAMOS PRATICAR?
AULA 01: HIDROSTÁTICA: PARTE I
A FIGURA REPRESENTA UM TUBO EM FORMA DE U COM ÁGUA E PETRÓLEO, CUJAS
DENSIDADES SÃO, RESPECTIVAMENTE, 1000 kg/m³ E 800 kg/m³. SABENDO-SE QUE h = 4 cm E
QUE A ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE TEM MÓDULO 10 m/s², A PRESSÃO CAUSADA PELO
PETRÓLEO, NA INTERFACE A, VALE, EM Pa:
A) 320.
B) 400.
C) 8000.
D) 1000.
E) 3200.
Dondoni
Note
da=0,70 g/cm³nullnullda=0,70 . 10³nullnullda= 700 kg/m³nullnullnullnulldb=1,5 g/cm³nullnulldb=1,5 . 1000nullnulldb= 1500 kg/m³nullnullnullnullPonto 1 (P1)nullnullP1 = Patm = 1 .10^5 PanullnullnullnullPonto 2nullnullP2 = P1 +da.g.hanullnullP2 = 1.10^5 + 700.10.10nullnullP2= 170000 = 170.10³ N/m²nullnull
Dondoni
Note
Ponto 3nullnullP3= P2 +db.g.hbnullnullP3= 170k +1500.10.8nullnullP3= 290000 = 290.10³ N/m²
Dondoni
Note
Pa = Pbnullnulldagua=1000 kg/m³nullnulldpetroleo=800 kg/m³nullnullg= 10 m/s²nullnullnullnulldp.g.hp = da.g.hanullnull800.10.hp = 1000.10.0,04nullnullhp= 400 /8000nullnullhp= 0,05 mnullnullnullnullPa = dp.g.hpnullnullPa = 800.10.0,05nullnullPa= 400 N/m² (Pa)
Dondoni
Arrow
8/27/2019
12