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HIDROSTÁTICA
O QUE É UM FLUIDO?
Fluido é denominação genérica dada a 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.
O QUE É MASSA ESPECÍFICA?
A massa específica de uma substância ( μ ) é a grandeza física escalar que
caracteriza a distribuição da massa de um corpo homogêneo feito desta substância, no volume por ele ocupado. É definida pela relação entre a massa ( m ) e o volume ( V ).
OBSERVAÇÕES
➔ Densidade ( D ) de um corpo é definida pela relação entre sua massa e seu volume. Se o corpo for homogêneo, sua densidade coincide com a massa específica da substância que o constitui; se o corpo tiver “espaços vazios” no seu interior, a densidade será menor do que a massa específica. ➔ Para líquidos , considerados sistemas homogêneos, a massa específica coincide sempre com a densidade. ➔ Unidades de densidade
μ água = 1,0 x 103 kg/m^3 = 1,0 g/cm^3 = 1,
kg/litro com Prof. Página ➔ Peso específico ( ρ = rô) de um corpo homogêneo é definido pela relação entre seu peso e seu volume. O peso específico também é dado pelo produto entre a densidade e a aceleração local da gravidade.
ρ = P/V = μ. g ⇒ P = μ. g. V
peso = densidade ⋅ gravidade. volume
O QUE É DENSIDADE RELATIVA?
Densidade relativa DR de um corpo ou de uma substância é a relação entre sua densidade D 1 e a densidade de outra substância D 2 tomada como padrão. Para sólidos e líquidos, a referência geralmente é a densidade da água, a 4°C:
O QUE É PRESSÃO MÉDIA?
DR = D 1 /D 2
Define-se pressão média como a grandeza escalar dada pela relação entre a intensidade da força normal FN à superfície e a área A da superfície: ❑ As forças de pressão exercidas por um fluido contra as paredes do recipiente são sempre perpendiculares à superfície.
A diferença de pressão entre dois pontos de um líquido homogêneo, em equilíbrio, Δ p , corresponde à pressão hidrostática da coluna de líquido que existe entre eles, Δ H****. com Prof. Página
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 0 , somada à pressão hidrostática devido ao peso da coluna de líquido.
TEOREMA DE STEVIN
Δ p = μ. g. Δ H
OBSERVAÇÕES
➔ Pressão atmosférica ⇒ experiência de Torricelli Evangelista Torricelli conduziu um experi-mento com um tubo de mercúrio, capaz de de-terminar a intensidade da pressão atmosférica. Ao nível do mar, o valor obtido foi, aproximadamente:
patm = 105 N/m^2 = 76 mm de Hg = 1
atmosfera
Observa-se que a pressão atmosférica depende da altitude do local: quanto maior for a altitude, menor é o valor da pressão atmosférica
com Prof. Página ➔ Equilíbrio de um mesmo líquido em vasos comunicantes Quando dois ou mais vasos são ligados pela base e expostos ao ar livre, o líquido que eles contêm, quando em equilíbrio, atinge o mesmo nível nos dois ramos ➔ Equilíbrio de líquidos imiscíveis num mesmo recipiente Líquidos imiscíveis (não se misturam) e que não reagem quimicamente entre si, colocados num mesmo recipiente, se sobrepõe na razão inversa de suas densidades, isto é, o mais denso vai para o fundo. ➔ Equilíbrio de líquidos imiscíveis em vasos comunicantes O equilíbrio se estabelece de modo que as alturas das colunas líquidas, medidas a partir da superfície de separação , sejam inversamente proporcionais às respectivas densidades. ➔ Manômetro s μ 1. H 1 = μ 2. H 2
com Prof. Página Injetando água com uma seringa em uma bola de pingue-pongue, na qual foram feitos vários orifícios, veremos que a água jorra, com a mesma pressão, por todos esses orifícios. A pressão exercida na água pelo êmbolo da seringa se transmite em todas as direções, em concordância com o princípio de Pascal. Aumentando-se a pressão em um ponto de um líquido em equilíbrio, este aumento transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido.
O QUE É UMA PRENSA HIDRÁULICA?
É um equipamento utilizado para multiplicar forças e as transmitirem a outro local de aplicação, cujo princípio de funcionamento é a lei de Pascal, isto é, um sistema hidráulico usa a transmissão de pressão em um líquido para a obtenção de trabalho mecânico. São exemplos o macaco hidráulico, a direção hidráulica, o freio hidráulico, etc.
OBSERVAÇÕES
➔ O fator de multiplicação de forças ou eficiência da prensa hidráulica é igual à razão Amaior/Amenor. ➔ O volume de líquido deslocado pelo êmbolo menor é igual ao volume deslocado pelo êmbolo maior ( Δ Vmenor = Δ Vmaior). ➔ O trabalho realizado pela força menor é igual ao trabalho realizado pela força maior ( W F1 = W F2 ).
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O QUE É EMPUXO?
Empuxo ( ) é uma força vertical, de baixo para cima, exercida por um fluido sobre um corpo total ou parcialmente nele mergulhado ( fig 1). ❑ A força de empuxo é igual à diferença entre as forças hidrostáticas que atuam na direção vertical, de baixo para cima, na base inferior, e , de cima para baixo, na base superior do corpo ( fig 2 ). ❑ A força de reação à força de empuxo está aplicada no seio do fluido ( fig 3): ação : fluido sobre o corpo ( ) reação : corpo sobre fluido ( – )
O QUE AFIRMA O PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES?
A intensidade do empuxo que age sobre um corpo mergulhado total ou parcialmente num fluido em equilíbrio é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo.
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O QUE É UM CORPO FLUTUANTE NUM FLUIDO?
Um objeto é um corpo flutuante em equilíbrio num fluido quando são verificadas as seguintes características: ❑ O volume submerso é menor do que o volume do corpo ( Vsubm < Vcorpo ); ❑ A densidade do fluido é maior do que a densidade do corpo ( μ fluido > μ corpo ); ❑ Obedece ao princípio da flutuação : “ o empuxo do fluido tem intensidade igual ao peso do corpo e a força resultante é nula”.
