Trabalho de Física - Hidrostática

Prévia do material em texto

Escola Evangélica Missionário Gunnar Vingren 
Aluno (a): Maria Luiza Carvalho Mendes 
Profª: Geizibel 
2º Ano – Ensino Médio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 TRABALHO DE FÍSICA 
 Hidrostática 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cuiabá – MT 
 2021 
HIDROSTÁTICA 
A Hidrostática é a parte da Física que estuda os fluídos (tanto líquidos como os gasosos) em 
repouso, ou seja, que não estejam em escoamento (movimento). 
Os fluidos são definidos como substâncias que apresentam capacidade de fluir ou escoar, por 
não poderem resistir a uma força que é paralela à sua superfície (tensão de cisalhamento), e 
sempre assumem o formato do recipiente onde são confinados. Algumas substâncias, como o 
mel e o piche, levam um certo tempo para adquirir a forma do recipiente, mas um fluido sempre 
assumirá o mesmo formato que o recipiente onde está inserido. 
Existem duas grandezas que caracterizam os fluidos: massa específica e pressão. 
 
Massa específica 
A massa específica (ρ) é fruto da razão entre a massa de um fluido (m) e o volume ocupado por 
ele (V): 
ρ = m 
 V 
A unidade de medida para massa específica é o Kg/m3. 
 
Pressão 
A pressão pode ser definida a partir da razão entre a força aplicada pelo fluido e a área de 
aplicação dessa força: 
P = F 
 A 
A unidade de pressão é o N/m2, também chamado de pascal (Pa). Outras unidades usadas para 
essa grandeza são o atm, que corresponde à pressão exercida pelo ar atmosférico a nível do 
mar. 
 
Pressão hidrostática, ela determina a pressão que exercem os fluidos sobre outros. 
Como exemplo, podemos pensar na pressão que sentimos quando estamos nadando. Assim, 
quanto mais fundo mergulharmos, maior será a pressão hidrostática. 
Esse conceito está intimamente relacionado com a densidade do fluido e a aceleração da 
gravidade. Sendo assim, a pressão hidrostática é calculada pela seguinte fórmula: 
P = d . h . g 
P: pressão hidrostática 
d: densidade do líquido 
h: altura do líquido no recipiente 
g: aceleração da gravidade 
 
A lei de Stevin determina a pressão exercida por um fluido em repouso: 
P = patm + ρ.g.h 
patm = Pressão atmosférica; 
ρ = Massa específica do líquido; 
g = gravidade; 
h = Altura da coluna de líquido considerada. 
 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fluidos.htm
https://www.todamateria.com.br/pressao-hidrostatica/
Princípio de Arquimedes 
Os primeiros balões de ar quente foram desenvolvidos no início do século XVIII. Seu princípio de 
funcionamento está relacionado à diferença de densidade entre o ar quente (menos denso) e o 
ar frio (mais denso). Essa diferença de densidade resulta na ação de uma força que permite a 
subida do balão. À medida que ele sobe, o ar atmosférico se torna mais rarefeito e, 
consequentemente, menos denso. A diferença de densidade entre o balão e o ar atmosférico 
diminui, permitindo que ele entre em equilíbrio e pare de subir. 
Todo corpo total ou parcialmente mergulhado em um fluido em equilíbrio recebe dele uma 
força vertical para cima denominada força de empuxo, simbolizada pela letra E ou FE. O 
módulo da força de empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo e sua unidade de 
medida, no Sl, é o N (newton) 
E= pF . VS . g 
E: módulo da força de empuxe 
Pf: massa específica do fluido 
VS: volume submerso 
g: módulo da aceleração da gravidade 
 
Empuxo 
O empuxo, também chamado de impulsão, é uma força hidrostática que atua num corpo que 
está imerso em um fluido. Dessa forma, a força empuxo é a força resultante exercida pelo fluido 
sobre determinado corpo. 
O matemático grego Arquimedes foi quem realizou uma experiência hidrostática que permitia 
calcular o valor da força empuxo (vertical e para cima) que torna um corpo mais leve no interior 
de um fluido. Note que ela atua em sentido contrário à força peso. 
Em relação a força empuxo, podemos concluir que: 
 Se a força do empuxo (E) tiver maior intensidade que a força peso (P), o corpo subirá para 
a superfície; 
 Se a força empuxo (E) tiver a mesma intensidade que a força peso (P) o corpo não subirá 
nem descerá, permanecendo em equilíbrio; 
 Se a força empuxo (E) tiver menor intensidade que a força peso (P), o corpo afundará. 
 
A força empuxo é uma grandeza vetorial, ou seja, possui direção, módulo e sentido. 
https://www.todamateria.com.br/forca-peso/
O empuxo (E) é dado em Newton (N) e calculado pela seguinte fórmula: 
E = df. Vfd . g 
E: força empuxo 
df: densidade do fluido (kg/m3) 
Vfd: volume do fluido (m3) 
g: aceleração da gravidade (m/s2). 
Densidade 
A densidade determina a concentração de matéria num determinado volume. 
Em relação a densidade do corpo e do fluido temos: 
 Se a densidade do corpo for menor que a densidade do fluido, o corpo flutuará na 
superfície do fluido; 
 Se a densidade do corpo for equivalente à densidade do fluido, o corpo ficará em 
equilíbrio com o fluido; 
 Se a densidade do corpo for maior que a densidade do fluido, o corpo afundará. 
Para calcular a densidade utiliza-se a seguinte fórmula: 
d = m/v 
d: densidade (kg/m3) 
m: massa (Kg) 
v: volume (m3) 
Peso Aparente 
Peso aparente é a resultante das forças peso e empuxo que agem sobre um corpo inserido em 
um fluido. Quando imerso em fluido, o corpo parecerá mais “leve” do que realmente é. Isso 
ocorre porque a força de empuxo atua sobre esse corpo na direção vertical, apontando 
sempre para cima. 
O peso aparente pode ser calculado da seguinte forma: 
PAP = P - E 
PAP: peso aparente (N) 
P: peso do corpo (N) 
E: empuxo sobre o corpo (N) 
Flutuação dos corpos 
O fato de um corpo flutuar ou não, vai depender da resultante das forças que atuam no corpo, 
que é dada por: 
 
onde: é a força peso do corpo e é o empuxo.
 
Flutuação e densidade 
Corpos cujas densidades sejam maiores que as do fluido em que estão submersos 
afundarão. De maneira similar, é possível concluir que, se o corpo subir, seu peso será 
menor que o empuxo e, se ficar parado no local em que for abandonado, o peso e o 
empuxo terão módulos iguais. 
 
Fontes: 
 https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/equilibrio-de 
flutuacao/#:~:text=seu%20peso%20)%20diminui.-
,Quando%20um%20corpo%20emerge%20na%20superf%C3%ADcie%20da%20%C3
%A1gua%2C%20ele%20passa,for%20exatamente%20igual%20ao%20peso 
 
 https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm#:~:text=Peso%20aparente
%20%C3%A9%20a%20resultante,vertical%2C%20apontando%20sempre%20para%
20cima 
 
 https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-
empuxo.htm#:~:text=Se%20um%20objeto%20mergulhado%20em,peso%20%C3%
A9%20superior%20ao%20empuxo.&textdensidades%20do%20corpo,i=Se%20as%2
0gual%20ao%20peso%20do%20corpo. 
 
https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/equilibrio-de%20flutuacao/#:~:text=seu%20peso%20)%20diminui.-,Quando%20um%20corpo%20emerge%20na%20superf%C3%ADcie%20da%20%C3%A1gua%2C%20ele%20passa,for%20exatamente%20igual%20ao%20peso
https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/equilibrio-de%20flutuacao/#:~:text=seu%20peso%20)%20diminui.-,Quando%20um%20corpo%20emerge%20na%20superf%C3%ADcie%20da%20%C3%A1gua%2C%20ele%20passa,for%20exatamente%20igual%20ao%20peso
https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/equilibrio-de%20flutuacao/#:~:text=seu%20peso%20)%20diminui.-,Quando%20um%20corpo%20emerge%20na%20superf%C3%ADcie%20da%20%C3%A1gua%2C%20ele%20passa,for%20exatamente%20igual%20ao%20peso
https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/equilibrio-de%20flutuacao/#:~:text=seu%20peso%20)%20diminui.-,Quando%20um%20corpo%20emerge%20na%20superf%C3%ADcie%20da%20%C3%A1gua%2C%20ele%20passa,for%20exatamente%20igual%20ao%20peso
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm#:~:text=Peso%20aparente%20%C3%A9%20a%20resultante,vertical%2C%20apontando%20sempre%20para%20cima
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm#:~:text=Peso%20aparente%20%C3%A9%20a%20resultante,vertical%2C%20apontando%20sempre%20para%20cimahttps://brasilescola.uol.com.br/fisica/hidrostatica.htm#:~:text=Peso%20aparente%20%C3%A9%20a%20resultante,vertical%2C%20apontando%20sempre%20para%20cima
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-empuxo.htm#:~:text=Se%20um%20objeto%20mergulhado%20em,peso%20%C3%A9%20superior%20ao%20empuxo.&textdensidades%20do%20corpo,i=Se%20as%20gual%20ao%20peso%20do%20corpo
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-empuxo.htm#:~:text=Se%20um%20objeto%20mergulhado%20em,peso%20%C3%A9%20superior%20ao%20empuxo.&textdensidades%20do%20corpo,i=Se%20as%20gual%20ao%20peso%20do%20corpo
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-empuxo.htm#:~:text=Se%20um%20objeto%20mergulhado%20em,peso%20%C3%A9%20superior%20ao%20empuxo.&textdensidades%20do%20corpo,i=Se%20as%20gual%20ao%20peso%20do%20corpo
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-empuxo.htm#:~:text=Se%20um%20objeto%20mergulhado%20em,peso%20%C3%A9%20superior%20ao%20empuxo.&textdensidades%20do%20corpo,i=Se%20as%20gual%20ao%20peso%20do%20corpo