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Curso de Engenharia Civil Disciplina Hidráulica Capítulo 2 Hidrostática: Pressões, Empuxos e Manometria Professor Henrique da Silva Pizzo Centro Universitário Estácio Juiz de Fora 1 Hidráulica: Capítulo 2: Pressões e Empuxos 2 2.1 – Introdução Diz-se que um fluido está em equilíbrio hidrostático quando encontra-se em repouso. Nos fluidos, uma grandeza muito considerada no efeito de transmissão de esforços é a pressão, ao contrário dos sólidos, onde essa grandeza é a força. ; E – empuxo (força resultante) Se p é cte. ao longo de A, então E = p.A 3 2.2 – Lei de Pascal (Estabelecida por Leonardo Da Vinci) “Em qualquer ponto no interior de um líquido em repouso, a pressão é a mesma em todas as direções”. Obs.: variável de ponto para ponto. Demonstração: Prisma de pressões 4 Dimensões dx; dy; L (comprimento unitário) P/ Equilíbrio: ΣFx=0; ΣFy=0 5 Dimensões dx; dy; L (comprimento unitário) P/ Equilíbrio: ΣFx=0; ΣFy=0 6 Nacionalidade Francês Nascimento 19 de Junho de 1623 Local Clermont-Ferrand Morte 19 de Agosto de 1662 (39 anos) Local Paris Blaise Pascal Física, matemática, filosofia e teologia 7 Nascimento: 15 de abril de 1452, Vinci, Itália Falecimento: 2 de maio de 1519, Amboise, França Sepultamento: Capela de Saint-Hubert, França Leonardo da Vinci, uma das figuras mais importantes do Alto Renascimento, que se destacou como cientista, matemático, engenheiro, inventor, anatomista, pintor, escultor, arquiteto, botânico, poeta e músico. 8 A pressão em 2 ou mais pontos, em um mesmo plano horizontal, em um líquido em repouso, é a mesma (para um mesmo fluido de preenchimento). Aplicação: Prensa Hidráulica (Macaco Hidráulico) p1 = p2 ; F1/A1 = F2/A2 ; F1 = (A1/A2) . F2 < 1 9 Piezômetro ou Tubo piezométrico Medidas de Pressão 10 Tubo em “U” Medidas de Pressão Altas pressões Pressões negativas Pressões de gases 11 Tubo Inclinado Medidas de Pressão Medição de pequenas pressões 12 Simon Stevin Engenharia, física e matemática Nacionalidade Flamengo Nascimento 1548 Local Bruges (Bélgica) Morte 1620 (72 anos) 13 Lei de Stevin 14 15 Relembrando: Sólidos transmitem forças Fluidos transmitem pressões 16 p – expressa em Pa = N/m2 ; kgf/cm2 ; mca (= m H2O) ; etc. 17 Evangelista Torricelli Física, matemática Nascimento 15 de outubro de 1608 Local Faenza Morte 25 de outubro de 1647 (39 anos) Local Florença Causa Febre tifóide 2.4 – Experiência de Torricelli (Pressão Atmosférica) 18 Experiência de Torricelli (Pressão Atmosférica) 19 2.5 – Referenciais de Pressão A pressão pode ser expressa de 2 modos diferentes, no que diz respeito ao seu referencial, ou seja, o seu “zero” (ponto onde a pressão começa a ser contabilizada. pressão absoluta – o referencial inicial é o vácuo absoluto pressão relativa – o referencial inicial é a pressão atmosférica A pressão relativa é, em geral, a mais usual para os fins da hidráulica. Nesse caso, patm = 0. 20 2.6 – Princípio dos Vasos Comunicantes 21 Comporta Genérica 2.7 – Empuxo em Superfícies Planas 22 2.7 – Empuxo em Superfícies Planas 23 2.7 – Empuxo em Superfícies Planas 24 2.7 – Empuxo em Superfícies Planas É interessante notar que a resultante das pressões não está aplicada no centro de gravidade (C.G.), mas num ponto geralmente um pouco abaixo, denominado centro de pressão (C.P.). A profundidade (medida inclinada) do C.P. é dada por YP . 25 2.7 – Empuxo em Superfícies Planas Determinação do Centro de Pressão (C.P. ou YP , caso comporta inclinada) Simplificando-se as deduções, vem: I0 – momento de inércia A – área Em se tratando de comportas verticais, y coincide com h, e yP coincide com a profundidade vertical de C.P. 26 Momentos de inércia (Io), área (A) e centro de gravidade (CG) 27 2.8 - Empuxo em Superfícies Curva: decomposição de esforços 28
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