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Princípios Físicos - Pressão

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Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
 Turma – 2°Módulo de Ano – Integrado Técnico em Mecatrônico
 Docente: Me. Guilherme Rosati Mecelis
Princípios físicos fundamentais
Grandezas, símbolos e unidades
Princípios físicos fundamentais
Grandezas, símbolos e unidades
Princípios físicos fundamentais
Grandezas, símbolos e unidades
É o resultado de uma força agindo em uma determinada área.
Pressão
Em um sistema hidráulico ou pneumático, a função da bomba hidráulica
ou do compressor é fornecer vazão ao sistema. A pressão resultará de
qualquer oposição à passagem do fluido.
São basicamente três tipos de pressão:
Pressão
Pressão atmosférica: as camadas de ar
exercem uma força (peso) sobre a superfície
da Terra. A pressão resultante dessa força é
denominada pressão atmosférica, que varia
com a altitude, pois, em grandes alturas, a
massa de ar é menor do que ao nível do mar.
Pressão
Pressão atmosférica
Altitude [m] Pressão [kg/cm²] Altitude [m] Pressão [kg/cm²]
0 1.033 1000 0.915
100 1.021 2000 0.810
200 1.008 3000 0.715
300 0.996 4000 0.629
400 0.985 5000 0.552
500 0.973 6000 0.481
600 0.960 7000 0.419
700 0.948 8000 0.363
800 0.936 9000 0.313
900 0.925 10000 0.270
Pressão
Pressão relativa (manométrica): é a
pressão registrada no manômetro.
Pressão absoluta: a pressão absoluta é
a soma da pressão manométrica com a
pressão atmosférica.
Pressão
Conversão de unidades:
Unidades ATM kgf/cm² N/mm² mmHg Bar PSI Pa
ATM 1 1 10 1.3𝑥10−3 1 0.07 10−5
kgf/cm² 1 1 10 1.3𝑥10−3 1 0.07 10−5
N/mm² 0.1 0.1 1 1.3𝑥10−4 0.1 0.007 10−6
mmHg 760 760 7500 1 735 51.7 7.5𝑥10−3
Bar 1 1 10 1.4𝑥10−3 1 0.07 10−5
PSI 14.7 14.7 145 0.02 14.2 1 1.5𝑥10−3
Pa 105 105 106 133 105 6.9𝑥103 1
Pressão
Classificação dos sistemas:
bar Classificação
0 a 14 bar Baixa pressão
14 a 35 bar Média pressão
35 a 84 bar Média alta pressão
84 a 210 bar Alta pressão
Acima de 210 bar Extra alta pressão
Estabelece que “se uma força externa for aplicada sobre uma parcela de
área de um fluido confinado, a pressão decorrente será transmitida
integralmente a todo o fluido e à área do recipiente que o contém”
Princípio de Pascal
𝑃 =
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
Princípio de Pascal
Princípio de Pascal
Se aplicarmos uma força de 10kgf em uma área
de 1cm2, teremos uma pressão de 10 Kgf/cm2
que, atuando em uma área de 100 cm2,
suportará uma carga de 1000Kgf.
1 - A figura a seguir mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de
um automóvel. Ao pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um
primeiro pistão, que, por sua vez, por meio do óleo do circuito hidráulico,
empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio
contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua
velocidade angular.
Exercícios
Considerando o diâmetro d2 do segundo pistão duas
vezes maior que o diâmetro d1 do primeiro, qual a
razão entre a força aplicada ao pedal de freio pelo
pé do motorista e a força aplicada à pastilha de
freio?
1 – Resolução: Por intermédio do Princípio de Pascal e sabendo que a relação entre
os raios é igual à relação existente entre os diâmetros dos pistões, teremos:
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
𝐹2
=
𝜋 ∗ 𝑅1
2
𝜋 ∗ 𝑅2
2 ≫
𝐹1
𝐹2
=
𝑅1
𝑅2
2
≫
𝐹1
𝐹2
=
1
2
2
𝐹1
𝜋 ∗ 𝑅1
2 =
𝐹2
𝜋 ∗ 𝑅2
2
𝐹1
𝐹2
=
𝑅1
2
𝑅2
2
𝐹1
𝐹2
=
𝑅1
2 ∗ 𝑅1
2
=
1
4
𝑅2 = 2 ∗ 𝑅1
2 - Uma prensa hidráulica possui êmbolos de áreas A e 2A. Se um objeto de
1000N for colocado sobre o êmbolo maior, qual deverá ser a força aplicada sobre
o êmbolo menor para elevar o objeto?
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
𝐴
=
𝐹2
2 ∗ 𝐴
≫
𝐹1
𝐴
=
1000
2 ∗ 𝐴
𝐹1 =
1000 ∗ 𝐴
2 ∗ 𝐴
≫ 𝐹1 =
1000
2
= 500 𝑁
3 - 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 carga com massa igual a 100 kg será:
Exercícios
3 – Resolução:
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
0.2
=
1000
1
𝐹1 =
1000 ∗ 0.2
1
≫ 𝐹1 = 200 𝑁
𝑃 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 100 ∗ 10
𝑃 = 1000 𝑁
4 - Uma força F1 é aplicada sobre a área menor de um elevador hidráulico.
Sabendo que a área maior (A2) é o quíntuplo da área menor (A1) e que a força
F2 exercida sobre a área maior é de 2000 N, determine F1.
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
𝐴
=
𝐹2
5 ∗ 𝐴
≫
𝐹1
𝐴
=
2000
5 ∗ 𝐴
𝐹1 =
2000 ∗ 𝐴
5 ∗ 𝐴
≫ 𝐹1 =
2000
5
= 400 𝑁
5 - Um objeto de peso 2000 N é colocado sobre a área maior de um elevador
hidráulico que possui valor de 0,4 m2. Determine a mínima força necessária a ser
aplicada sobre a área menor, de valor 4 x 10–4 m2, para que o objeto possa ser
elevado.
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
0.0004
=
2000
0.4
𝐹1 =
2000 ∗ 0.0004
0.4
≫ 𝐹1 = 2 𝑁𝐹1 =
0.8
0.4
4 ∗ 10−4 = 0.0004
6 - Para suspender um carro de 1500 kg usa-se um macaco hidráulico, que é
composto de dois cilindros cheios de óleo, que se comunicam. Os cilindros são
dotados de pistões, que podem se mover dentro deles. O pistão maior tem um
cilindro com área 5,0x10³ , e o menor tem área de 0,010m² . Qual deve ser a
força aplicada ao pistão menor, para equilibrar o carro?
Exercícios
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
≫
𝐹1
0.01
=
15000
5000
𝐹1 =
15000 ∗ 0.01
5000
≫ 𝐹1 = 0.03 𝑁𝐹1 =
150
5000
5 ∗ 103 = 5000
𝑃 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 1500 ∗ 10
𝑃 = 15000 𝑁
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