AULA - RESUMO SOBRE CONCEITOS E DEFINIÇÕES HIDROSTÁTICA

RESUMO SOBRE HIDROSTÁTICA

1. HIDROSTÁTICA MECÂNICA DOS FLUIDOS PROFESSOR: MARCELO PINHEIRO SOARES

2. O que é um fluido? Qualquer substância que flui – isto é, escoa – e não apresenta forma própria, pois adquire a forma do recipiente que o contém. A hidrostática é o ramo da mecânica em que se estudam as condições de equilíbrio dos líquidos, dos gases e dos vapores. Um líquido ideal é incompressível e tem viscosidade desprezível.

3. DEFINIÇÕES E DIFERENÇAS Densidade de um corpo (d) densidade é aplicada para um corpo como um todo, podendo este ser composto de várias substâncias diferentes. Por definição, a densidade (d) é a relação entre a massa do corpo e o seu volume :

4. Massa específica ( ρ ) massa específica é quando se faz referência a uma substância pura e homogênea . Portanto, é a relação entre a massa da substância e o seu volume:

5. Diferença entre Densidade (d) e Massa específica ( ρ ) A diferença entre densidade e massa específica fica bem clara quando falamos de objetos ocos. Neste caso a densidade leva em consideração o volume completo e a massa específica apenas a parte que contêm substância. Tomando como exemplo dois materiais, esponja e chumbo, sabemos que dois quilos de esponja pesam exatamente o mesmo que dois quilos de chumbo. Só que inconscientemente chegamos a pensar que os dois quilos de chumbo pesam mais que os dois quilos de esponja por sabermos que o chumbo é mais pesado do que uma esponja . A diferença está no volume da esponja e no volume do chumbo que temos de ter para obter o mesmo peso. É preciso um volume de esponja muito maior do que o volume de chumbo, afinal, o chumbo é mais "concentrado", ou seja, a sua densidade é maior.

6. Unidade do Sistema Internacional   x 1000 ÷ 1000

7. PRESSÃO (P) A pressão é uma grandeza física que representa a distribuição de uma força sendo aplicada em uma determinada superfície: A pressão é: Diretamente proporcional à força; Inversamente proporcional à área de aplicação.

8. PRESSÃO HIDROSTÁTICA – TEOREMA DE STEVIN Um líquido, devido à movimentação das suas moléculas, exerce pressão em todos os pontos da superfície do corpo colocado em seu interior. P = d. g. h P =   h =  

9. Teorema de Stevin “A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um líquido é diretamente proporcional ao desnível vertical entre eles, em relação à superfície livre de um líquido”. Δ h Δ P = d . g . Δ h Pontos em um mesmo nível sofrem a mesma pressão.

10. PRESSÃO ATMOSFÉRICA É a pressão que o ar da atmosférica exerce sobre a superfície do planeta. Essa pressão pode mudar de acordo com a variação de altitude, ou seja, quanto maior a altitude menor a pressão e, consequentemente, quanto menor a altitude maior a pressão exercida pelo ar na superfície terrestre.

11. PRESSÃO ABSOLUTA A pressão total, ou pressão absoluta, exercida num ponto A no interior de um líquido homogêneo em equilíbrio, é dada pela pressão na superfície livre, p , somada à pressão hidrostática devido ao peso da coluna de líquido. h Pressão Atmosférica É a soma algébrica da pressão hidrostática com a pressão atmosférica local. P T = P h + P atm P T = d.g.h + P atm

12. Líquidos Imiscíveis São líquidos que não se misturam devido à natureza de suas moléculas (polar ou apolar). Líquidos imiscíveis, pela ação da gravidade, posicionam-se de tal forma que o mais denso ocupa sempre a posição mais inferior em relação aos menos densos.

13. Tubos em U Quando dois líquidos imiscíveis são colocados num mesmo recipiente, eles se dispõem de modo que o líquido de maior densidade ocupe a parte de baixo e o de menor densidade a parte de cima . A superfície de separação entre eles é horizontal. d A . h A = d B . h B P A = P B d A . g. h A = d B . g . h B

14. Tubo aberto P GAS = P h + P atm P GAS = μ . g.h + P atm

15. TEOREMA DE PASCAL P 1 = P 2 É uma lei física que afirma que a pressão aplicada em um fluido é distribuída igualmente em todas as suas partes, sem perdas ou ganhos. Esse princípio está muito presente em nosso cotidiano: desde o macaco hidráulico usado para erguer um carro até em uma seringa.

16. Princípio de Arquimedes Quando um corpo está total ou parcialmente imerso em um fluido em equilíbrio, este exerce sobre o corpo uma força, denominada EMPUXO, que tem as seguintes características: 1ª Sentido oposto ao peso do corpo ; 2ª Intensidade dada por E = P Liq onde P liq é o peso do líquido deslocado “Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido. Esta força é denominada empuxo (E), cuja intensidade é igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.”

17. Como citado, o Princípio de Arquimedes diz que o empuxo é igual ao peso do líquido deslocado, portanto, pode-se escrever que E = P liq P liq = m liq . g     E = m liq . g E = . g  

18. EMPUXO Quando mergulhamos um corpo em um líquido, notamos que o seu peso aparente diminui. Esse fato se deve à existência de uma força vertical de baixo para cima, exercida pelo líquido sobre o corpo, à qual damos o nome de empuxo.

19. Quando o mesmo estiver flutuando na superfície, o seu peso terá a mesma intensidade do empuxo recebido. Empuxo = Peso Nesta situação a resultante das forças será nula e o corpo permanecerá na posição em que for abandonado no fluido ( A densidade do corpo é  igual  a do fluido).  

20. PESO APARENTE Quando um corpo mais denso que o líquido é totalmente imerso nesse líquido o bservamos que o valor de seu peso, dentro desse líquido, é aparentemente m enor do que no ar. A diferença entre o valor do peso real e do peso aparente c orresponde ao empuxo exercido pelo líquido P ap = P real - E

21. Para que o corpo afunde, deve-se aumentar o seu peso, o que se consegue armazenando água em reservatórios adequados em seu interior. Empuxo > Peso Para que o corpo volte a flutuar, a água deve ser expulsa de seus reservatórios para reduzir o peso do submarino e fazer com que o empuxo se torne maior que o peso. Aqui, as resultantes das forças será para cima e o corpo subirá (a densidade do corpo é  menor  que a do fluido)

22. Quando o peso do corpo é maior que o empuxo  ( P  >  E ). Neste caso a resultante das forças estará dirigida para baixo e o corpo afundará no fluido ( a densidade do corpo é  maior  que a do fluido) Peso > Empuxo

23. VAMOS ANALISAR OS TRÊS CASOS: E = P O E > P O E < P O