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Tipologia: Notas de estudo
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Define-se peso específico como a razão entre o peso da substância em módulo e o seu volume.
Portanto, o peso específico é o produto entre a densidade e a aceleração da gravidade.
Constatação experimental da pressão no seio de um líquido Varias experiências evidenciam a pressão suportada por ume superfície mergulhada no seio de um líquido em equilíbrio Dentre elas citaremos apenas e experiência realizada com a cápsula manométrica. A cápsula manométrica consta essencialmente de uma caixa dotada de uma membrana elástica. A caixa é ligada a um tubo em forma de U por meio de um condutor flexível.
Nos ramos do tubo em U colocamos um líquido colorido. Pelo desnível do liquido nos ramos do tubo analisamos a pressão exercida sobre a membrana elástica da capsula. Inicialmente o líquido alcança o mesmo nível em ambos os ramos do tubo como se vê na figura. Isto se dá porque a pressão exercida na superfície livre do liquido contido no ramo esquerdo é a mesma pressão exercida sobre a superfície da membrana; esta pressão é a pressão atmosférica. Se você introduzir e cápsula no seio de um líquido em equilíbrio contido num recipiente, notará que se estabelece um desnível nos ramos do tubo em U, fato que comprova a existência de uma força imposta pelo líquido na superfície de membrana,
ou seja, comprova a existência de pressão que o líquido exerce sobre a membrana da cápsula A força exercida pelo líquido é perpendicular à superfície da membrana, pois caso contrário a componente tangencial dessa força arrastaria a cápsula, o que não ocorre na prática. À medida que você aprofunda a cápsula no líquido o desnível no tubo em U aumenta, mostrando que a pressão exercida pelo líquido cresce com a profundidade. Num mesmo ponto, no seio do líquido, você pode girar a capsula à vontade sem acarretar alteração no desnível nos ramos do tubo em U, significando este fato que a pressão independe da orientação da superfície da membrana elástica da cápsula. A pressão exercida pelo líquido na membrana da cápsula a dita pressão hidrostática. Se à pressão hidrostática adicionarmos a pressão exercida pela atmosfera sobreposta ao líquido teremos a chamada pressão absoluta. Do que ficou dito até o momento, você conclui que no seio de um líquido a uma dada profundidade a pressão é igual em todos os pontos. Em outras palavras se considerarmos um plano paralelo à superfície do líquido a pressão será a mesma em todos os pontos deste plano. Dados agora dois pontos A e B, localizados em diferentes profundidades, no seio do líquido, qual será a diferença de pressão de um ponto para outro? A resposta a essa pergunta á dada peio Principio de Stevin que passamos a enunciar.
Esta expressão para a diferença de pressão pode ser utilizada para a determinação de pressões desconhecidas. Na figura ao lado apresentamos o manômetro de tubo chato, que é um dos medidores de pressão mais simples.
A diferença entre a pressão P exercida pelo líquido num recipiente e a pressão atmosférica patm é igual a. Essa diferença é a pressão manométrica. É essa pressão que você mede ao conferir a pressão dos pneus num posto de gasolina. A indicação de pressão zero corresponde, neste caso, à pressão atmosférica.
Os instrumentos utilizados para medir a pressão atmosférica são os barômetros.
Pode-se construir um barômetro muito simples a partir de um tubo em U e fechado numa das extremidades. Depois de evacuado o ar no interior do tubo (fazendo a pressão se anular), coloca-se um fluido denso. Normalmente, utilizamos o mercúrio, cuja densidade é 13,6 vezes maior do que a da água. A pressão atmosférica, nesse tipo de barômetro, pode ser inferida pela altura h do mercúrio (Hg). Tem-se:
Ao nível do mar, a altura do tubo de mercúrio é de aproximadamente 76cm (760mm). O uso do mercúrio nos barômetros é tão comum que, para efeito prático, passou a ser utilizado como unidade de medida de pressão. Assim, referimo-nos à pressão como dado pelo número de milímetros de mercúrio. Um milímetro de mercúrio corresponde a uma pressão de 1 torricelli (1 torr). A própria pressão atmosférica é utilizada como unidade de medida de pressão (1 atm). Assim, 1 atm = 760mm Hg = 760 torr = 101,325kPa Uma demonstração simples de que a pressão só depende da profundidade e não de outras características como, por exemplo, a forma do vaso pode ser realizada
Na Figura 2, sendo d 1 a densidade do líquido menos denso, d 2 a densidade do líquido
mais denso, h 1 e h 2 as respectivas alturas das colunas, obtemos:
d 1 h 1 = d 2 h 2
Exemplo : Demonstre que líquidos imiscíveis colocados num tubo em U se dispõem de modo que as alturas, medidas a partir da superfície de separação, sejam inversamente proporcionais às respectivas densidades. Resolução: A pressão no ponto A é igual à pressão no ponto B (mesma horizontal e mesmo líquido): p (^) A = p (^) B Mas: pA = p (^) ATM + d 1 gh (^1) pB = p (^) ATM + d 2 gh (^2) Assim: pATM + d 1 gh 1 = p (^) ATM + d 2 gh (^2) d 1 h 1 = d 2 h 2
Uma das propriedades mais interessantes de um líquido, e que acaba resultando em aplicações úteis, é que, quando aumentamos a pressão sobre a sua superfície superior, o aumento da pressão se transmite a todos os pontos do fluido. Este fato é conhecido como Princípio de Pascal. Blaise Pascal (1623-1662), físico, matemático, filósofo religioso e homem de letras nascido na França.
Uma aplicação bastante simples desse princípio é a Prensa Hidráulica.
Imaginemos um tubo em U no qual aplicamos uma pressão P, que resulta de uma força aplicada numa área A. Essa pressão se transmitirá integralmente à outra extremidade, a qual exercerá uma força F sobre uma área A. Como a pressão transmitida é a mesma, tem-se:
Portanto, a força aplicada na área A' será:
Tem-se, portanto, um mecanismo eficaz de aumento da força aplicada. Basta construir dispositivo com área, na outra extremidade, bem maior do que a área original na qual aplicamos a força. Este é o princípio de funcionamento da prensa hidráulica. Ao aplicarmos uma força não muito grande numa das extremidades, podemos levantar um carro na outra extremidade.
Contam os livros, que o sábio grego Arquimedes (282-212 AC) descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Essa força, do líquido sobre o corpo, é denominada empuxo (). Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso () , devida à interação com o campo gravitacional terrestre, e a força de empuxo () , devida à sua interação com o líquido.
Arquimedes (282-212 AC).Inventor e matemático grego.
Quando um corpo está totalmente imerso em um líquido, podemos ter as seguintes condições:
mf = d (^) f V (^) f A intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa deslocada: E = m (^) fg = d (^) fV (^) f g
Para corpos totalmente imersos, o volume de fluido deslocado é igual ao próprio volume do corpo. Neste caso, a intensidade do peso do corpo e do empuxo são dadas por: P = d (^) c V (^) cg e E = d (^) f V (^) cg
