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Pressão Pressão é uma grandeza física escalar definida pela razão entre a força aplicada e sua área de contato. A unidade de pressão no sistema internacional de unidades é o pascal. Pressão é uma grandeza escalar definida como o módulo da força aplicada dividida por unidades de área. A unidade de pressão no sistema internacional de unidades (SI) é o Pa (pascal), que equivale à aplicação de uma força de 1 N sobre uma área de 1 m². A definição de pressão é comumente utilizada para descrever a influência sobre o comportamento de fluidos, como gases e líquidos. Pressão é definida pela razão entre a força aplicada sobre o tamanho da superfície de contato. • Pressão hidrostática é o nome dado à pressão produzida por um determinado fluido em equilíbrio estático (repouso). • A unidade de pressão no sistema internacional de unidades (SI) é o pascal, que é equivalente à aplicação de uma força de 1 N em uma área de 1 m². • Pressão absoluta é o nome dado à soma da pressão hidrostática com a pressão atmosférica. • Resumo sobre pressão O que é pressão? Pressão é a expressão de uma força aplicada sobre uma área. Pode ser expressa a partir da equação abaixo: Legenda: P – pressão F – força aplicada A – área De acordo com o sistema internacional de unidades (SI), a unidade de pressão é o pascal (Pa). A pressão de 1 Pa equivale à aplicação de uma força de 1 N sobre uma área de 1 m²: Pressão segunda-feira, 24 de agosto de 2020 18:41 Página 1 de Atividades Notes O bloco mostrado na figura acima tem peso de 1 N, e a área de sua superfície inferior é de 1 m². Logo, a pressão exercida por ele é de 1 Pa Quanto menor for a área de contato entre dois corpos, maior será a pressão exercida, independentemente se aumentarmos ou diminuirmos a força aplicada. Observe o exemplo abaixo: Exemplo a) Calcule a pressão exercida pelos pés de uma mulher de massa igual a 60,0 kg. Considere que a mulher encontra-se em pé e que a área total de seus pés seja de 120 cm². Dados: g = 10 m/s². b) Assuma agora que a mulher esteja usando sapatos de salto alto e que a área total desses saltos seja de, aproximadamente, 4 cm². Nesse caso, qual será o módulo da pressão exercida sobre o solo? Resolução a) Como sabemos, a pressão é dada pela razão entre a força aplicada e a área de contato. A força, no caso do exercício, é a força peso, definida pelo produto da massa da mulher (60,0 kg) pela gravidade local (10 m/s²). Além disso, a área de contato deve ser expressa no sistema internacional de unidades, ou seja, em m². Para tanto, basta dividirmos a área de 120 cm² pelo fator (10²)², resultando em 0,012 m². Dessa forma, teremos o seguinte cálculo: Página 2 de Atividades Notes resultando em 0,012 m². Dessa forma, teremos o seguinte cálculo: b) No caso em que a mulher está usando saltos altos, podemos calcular a pressão exercida no solo para a nova área de 4 cm² (0,0004 m²): Pelos resultados encontrados acima, é possível perceber que a pressão pode sofrer grandes variações de acordo com a área de contato entre os corpos. No caso do exemplo, a pressão variou enormemente, saindo de 50.000 Pa para 1.500.000 Pa. Pressão hidrostática Pressão hidrostática é a pressão exercida por fluidos em repouso. Para calcularmos essa pressão, utilizamos uma relação matemática um pouco diferente, porém mais útil para o estudo dos fluidos. Imagine um cilindro de massa desprezível, completamente preenchido por um fluido qualquer, como mostra a figura abaixo: A pressão exercida por esse fluido pode ser calculada por meio da relação clássica de pressão (P = F/A). Entretanto, se levarmos em conta que a massa do fluido (m) relaciona-se com outras duas propriedades do fluido, seu volume (V) Página 3 de Atividades Notes fluido (m) relaciona-se com outras duas propriedades do fluido, seu volume (V) e sua densidade (d), poderemos deduzir a seguinte fórmula de pressão hidrostática: A pressão hidrostática, também conhecida como pressão manométrica, é dada pela expressão matemática P = dgh Legenda: d – densidade do fluido (kg/m³) V – volume do fluido (m³) A – área da base do recipiente (m²) h – altura do fluido que ocupa o recipiente (m) De acordo com o cálculo acima, a pressão exercida por um fluido em equilíbrio estático é dada pela expressão P = dgh, ou seja, quanto maior for a profundidade de um fluido, maior será a pressão exercida por ele. O que é pressão atmosférica? Pressão atmosférica é a pressão exercida pela coluna de gases atmosféricos presente acima de nós durante todo o tempo. A atmosfera terrestre é composta por gases leves, como nitrogênio, oxigênio, gás carbônico, por isso, apresenta uma densidade relativamente baixa. Ao nível do mar, sua densidade é de aproximadamente 1,2 kg/m³. À medida que nos encontramos mais altos em relação ao nível do mar, a densidade atmosférica tende a cair, e seus gases tornam-se cada vez mais rarefeitos até uma fronteira de centenas de quilômetros, quando se inicia o vácuo espacial. A pressão atmosférica ao nível do mar foi determinada pela primeira vez pelo físico italiano Evangelista Torricelli, ex-aluno do físico inventor do barômetro de mercúrio (instrumento utilizado para medidas de pressão), o também italiano Galileu Galilei. Para tanto, Torricelli utilizou um tubo cilíndrico de vidro de 1 m de altura preenchido com mercúrio. Ao verter o conteúdo do tubo em um recipiente cheio de mercúrio, Torricelli percebeu que a altura do líquido dentro do tubo de vidro permanecia estática em 76 cm (760 mm). Dessa forma, definiu que a pressão atmosférica era de módulo igual ao da pressão exercida por uma coluna de 760 milímetros de mercúrio: P0 = 760 mmHg = 1 atm Página 4 de Atividades Notes P0 = 760 mmHg = 1 atm Legenda: P0 – pressão atmosférica atm – pressão exercida pela atmosfera terrestre ao nível do mar mmHg – pressão exercida por uma coluna de mercúrio Pressão absoluta Pressão absoluta é a pressão total exercida sobre um corpo na superfície da Terra. Para calcularmos a pressão absoluta sobre um corpo, devemos levar em conta a atuação de duas pressões distintas: a pressão atmosférica e a pressão manométrica (exercida por um fluido). A pressão absoluta exercida sobre um corpo imerso em um fluido é a soma da pressão atmosférica com a pressão hidrostática. A relação estabelecida entre a pressão atmosférica e a pressão hidrostática é chamada de Teorema de Stevin e é definida pela equação abaixo: Legenda: P – pressão absoluta P0 – pressão atmosférica dgh – pressão manométrica ou hidrostática Fórmulas de pressão Confira algumas fórmulas utilizadas para o cálculo da pressão: → Utilize a fórmula abaixo para calcular a pressão exercida sobre uma área: Página 5 de Atividades Notes Legenda: P – pressão F – força aplicada A – área → A fórmula a seguir pode ser usada para determinar a pressão exercida por um fluido em equilíbrio estático. Denominamos esse tipo de pressão como pressão hidrostática ou pressão manométrica: Legenda: P – pressão hidrostática (Pa) d – densidade do fluido (kg/m³) g – gravidade local (m/s²) h – altura do fluido(m) → A fim de calcularmos a pressão absoluta sobre um corpo que esteja imerso em um fluido sob a ação da pressão atmosférica, podemos utilizar o Teorema de Stevin: Legenda: P – pressão absoluta P0 – pressão atmosférica dgh – pressão manométrica ou hidrostática Unidades de pressão Existem muitas unidades utilizadas para medir a pressão em diferentes partes do mundo ou na realização de diferentes atividades. É importante conhecermos algumas delas e sabermos como convertê-las para a unidade padrão, o pascal: Unidade Símbolo Conversão para Pascal Pascal Pa - Atmosfera Atm 1 atm = 101 325 Pa Milímetro de mercúrio MmHg 1 mmHg = 133,3224 Pa Metro de água mH2O 1 mH2O = 9803,1176 Pa Libras por polegada quadrada psi (lbf/in²) 1 lbf/in² = 6894,8 Pa Para simplificação dos cálculos, é comum encontrarmos livros didáticos que trazem a informaçãode que 1 atm equivale a 1,01.105 Pa ou a 760 mmHg. 1 atm = 1,01.105 Pa = 760 mmHg Página 6 de Atividades Notes
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