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Física Hidrostática

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  • 1. FÍSICA HIDROSTÁTICA Turma 10 Alunas: Daynara Luana Dresch, Isabel Schneiders, Paula Thalia Rech e Viviane Dilkin Endler
  • 2. Pressão e massa específica Hidrostática é referente aos fluídos em repouso. Fluídos são substâncias que podem escoar facilmente e que sofre mudanças na forma sob a ação de forças Líquidos e gases são fluídos. Os fluídos existentes na natureza apresentam um atrito interno, viscosidade. 2
  • 3. Pressão Se uma força F comprime uma superfície, estando distribuída sobre uma área A, a pressão p, exercida pela força sobre essa superfície, é, por definição: Pressão é uma grandeza escalar e a sua unidade no Sistema Internacional de Unidades é o Pa. 3
  • 4. Unidades de pressão Além do Pa, engenheiros e técnicos costumam usar a unidade 1kgf/cm². Em algumas máquinas é usada como unidade de pressão, 1 libra/polegada². Se tratando de fluídos é comum usar como unidade de pressão 1 milímetro de mercúrio (1 mmHg). Para medir pressões elevadas usamos 1atm (1 atmosfera). 1atm = 76 cmHg mmHg 4
  • 5. Massa específica Massa específica ou densidade absoluta de um corpo é a razão entre a sua massa e o seu volume: ρ = _ m v Um corpo de massa m cujo volume é v. A massa específica é representada pela letra grega ρ (rô). 5
  • 6. O teorema de Arquimedes Todo corpo solido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual ao peso do fluído descolado. 6
  • 7. Pressão atmosférica O ar tem peso pois é atraído pela Terra. A camada atmosférica exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados. Chama-se pressão atmosférica. Na lua não há pressão atmosférica porque não há atmosfera nela. Até antes de Galileu a existência da pressão atmosférica era desconhecida pela população e contestada por Físicos. 7
  • 8. A tabela a seguir apresenta a variação da pressão atmosférica de acordo com a altitude. Altitud Pressão e (m) atmosférica (mmHg) Altitud Pressão e (m) (mmHg) 0 760 1200 658 200 742 1400 642 400 724 1600 627 600 707 1800 612 800 690 2000 598 1000 674 3000 527 8
  • 9. A experiência de Torricelli Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo. Comprova que a pressão atmosférica ao nível do mar é igual à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura. 9
  • 10. Variação da pressão com a profundidade A pressão atmosférica diminui à medida que nos elevamos na atmosfera. Dentro da água a medida que nos afundamos na água a pressão aumenta. 10
  • 11. Cálculo da pressão no interior de um fluído A diferença entre pontos denominados ρ É h. → Peso = P → Força = F Condição de equilíbrio: F2 = F1 + P Se m é a massa da porção cilíndrica e V o seu volume, podemos expressar o peso P dessa porção da seguinte maneira: P=mg mas m= ρV= ρAh P= ρAhg 11
  • 12. Se a superfície de um líquido, cuja densidade é ρ, está submetida a uma pressão pa, a pressão p no interior desse líquido, a uma profundidade h, é dada por: p = pa + ρgh 12
  • 13. Aplicações da equação fundamental Vasos comunicantes: Dois recipientes sem necessidade de possuir a mesma forma com as bases ligadas a mesma forma de um tubo. Assim são vasos comunicantes. Sendo ρ a densidade do líquido, A e B representando os tubos respectivamente, temos: para o ponto A: pA=pa+ρghA para o ponto B: pB=pa+ρghB Como pA = pB, concluímos que hA=hB, ou seja, nos vasos comunicantes o líquido atinge alturas iguais em ambos os recipientes 13
  • 14. Princípio de Pascal Estabelece que a alteração de pressão produzida num fluido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente. A diferença de pressão devida a uma diferença na elevação de uma coluna de fluido é dada por: ΔP é a pressão hidrostática (em pascal) ρ é a densidade do fluido) g é aceleração da gravidade da Terra ao nível do mar Δh é a altura do fluido acima 14
  • 15. Princípio de Arquimedes Empuxo: A tendência ou capacidade de flutuar em um líquido ou de se elevar em ar ou gás; força vertical, dirigida para cima, que um líquido exerce sobre um objeto menos denso que o próprio líquido. 15
  • 16. O empuxo acontece porque a pressão do fluido na parte inferior do objeto imerso é maior do que no topo. 16
  • 17. O Princípio de Arquimedes O princípio de Arquimedes diz que: Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força (empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Sendo Vf o volume do fluido deslocado, então a massa do fluido deslocado é: Mf = df. Vf Sabendo que o módulo do empuxo é igual ao módulo do peso: E=P=m.g Assim temos que o empuxo é: E = df. Vf . g 17
  • 18. Condições para um corpo flutuar em um líquido Se um corpo está totalmente mergulhado em um líquido, seu peso é igual ao empuxo que ele está recebendo (E=P). 18
  • 19. O valor do empuxo é menor do que o peso do corpo (E<P). Neste caso, a resultante destas forças estará dirigida para baixo e o corpo afundará, até atingir o fundo do recipiente. 19
  • 20. O valor do empuxo é maior do que o peso do corpo (E>P). Neste caso, a resultante destas forças estará dirigida para cima e o corpo sobe no interior do líquido. 20
  • 21. Empuxo e densidade do líquido Empuxo = peso do líquido deslocado Onde md é a massa do liquido deslocado e g gravidade. Quando o corpo estiver totalmente mergulhado no líquido, ele estará deslocado um volume de líquido Vd igual ao seu próprio volume Vc , isto é, Vd = Vc. 21
  • 22. Densímetros Densímetro é um aparato que tem por objetivo medir a massa específica. Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos através da inspeção de sua massa específica, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias. 22
  • 23. Arquimedes Arquimedes foi um importante cientista , inventor e matemático grego. Nasceu na cidade de Siracusa. Determinou o princípio da hidrostática, chamado de Princípio de Arquimedes. Ele fez esta importante descoberta quando tomava banha em sua banheira. Percebendo a importância da descoberta, saiu gritando pela rua: “Eureka!, Eureka!”, Este termo é até os dias de hoje usado quando uma pessoa faz uma grande descoberta. 23
  • 24. O valor do empuxo e as leis de Newton Quando um corpo é mergulhado em um líquido, atua sobre ele um empuxo vertical, dirigido para cima, de módulo igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo. 24