26 de setembro de 2012
18 de setembro de 2012
O estudo da hidrostática
A hidrostática é a parte da física que estuda os líquidos e os gases em repouso, sob ação de um campo gravitacional constante, como ocorre quando estamos na superfície da Terra.
As leis que regem a hidrostática estão presentes no nosso dia-a-dia, mais do que podemos imaginar. Elas se verificam, por exemplo, na água que sai da torneira das nossas residências, nas represas das hidrelétricas que geram a energia elétrica que utilizamos e na pressão que o ar está exercendo sobre você nesse exato momento.
Para entender essas leis, é preciso compreender primeiramente o conceito de pressão.
De acordo com o Sistema Internacional de Pesos e Medidas, a unidade de medida da pressão é o pascal (pa), mas é muito comum usar-se também a atmosfera (atm) e o milímetro de mercúrio (mmHg).
Pressão hidrostática - A pressão hidrostática é determinada pela seguinte expressão matemática:
Onde:
- d é a densidade do liquido;
- g é a aceleração da gravidade;
- h é a profundidade.
Teorema de Stevin: "A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos."
Empuxo- Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.
Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E.
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.
A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).
Princípio de Arquimedes - Foi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287a.C. - 212a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto à este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo.
Assim:
Saiba mais...
O valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluido, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido:
Se:
|
Vasos comunicantes - Quando dois líquidos que não se misturam (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.
Por exemplo, se o óleo e a água forem colocados com cuidado num recxipente, o óleo fica na parte superior porque é menos denso que a água, que permanece na parte inferior.
Caso os líquidos imiscíveis sejam colocados num sistema constituídos por vasos comunicantes, como um tubo em U, eles se dispõem de modo que as alturas das colunas líquidas, medidas a partir da superfície de separação, sejam proporcionais às respectivas densidades.Na Figura, sendo d1 a densidade do líquido menos denso, d2 a densidade do líquido mais denso, h1 e h2 as respectivas alturas das colunas, obtemos:
Hidrostática Animada
Esse vídeo mostra a relação da área com a pressão através de um experimento.
Como entender a ideia do experimento com um outro exemplo:
Por que o faquir não se fere ao deitar em uma cama cheia de pregos?
Chega a ser desesperador ver um faquir deitando-se numa cama cheia de pregos pontudos. Imediatamente, imaginamos a dor e o desconforto que ele poderá sentir. Mas graças às leis da física, o faquir pode impressionar seus espectadores sem sofrer demais. O ferimento por um prego ocorre porque a área de contato com o corpo é muito pequena (a ponta do prego). Como a área é pequena, e a intensidade de pressão é tão maior quanto menor é a área, na ponta do prego a pressão é tão grande que é capaz de furar a pele.
"Mas na cama de pregos não temos apenas um prego, mas sim centenas deles. Portanto, não temos apenas a pequena área de contato de um prego, mas a soma de pequenas áreas que, no final, acaba sendo uma área maior. Ao distribuir a massa do corpo nessas pequenas áreas, o faquir não sofre uma pressão fatal num único ponto e, por isso, sai ileso", explica o professor de física Gerson Santos.
O termo faquir significa pobre em árabe e identifica indianos islâmicos que peregrinavam por povoados praticando exercícios de resistência à dor, além de levitação. Eles menosprezam,porém, a forcinha que a Física lhes dá e atribuem a habilidade de resistir à dor exclusivamente ao controle mental por meio de meditação.Referências
Vídeo: Youtube (http://www.youtube.com/user/marcoscoller)
Curiosidade: Notícias Terra (http://noticias.terra.com.br/educacao/vocesabia/noticias/0,,OI4707116-EI8399,00-Por+que+o+faquir+nao+se+fere+ao+deitar+em+cama+de+pregos.html)
Jogo: Afunda ou Flutua?
O jogo "Afunda ou Flutua?" procura dinamizar conceitos de hidrostática. O aplicativo lhe desafia com dados de um determinado objeto, ou seja, sua massa e seu volume, e questiona se o mesmo irá afundar ou flutuar quando for colocado em uma caixa com um determinado líquido.
Por que, quando imersos em alguns fluidos, alguns corpos flutuam enquanto outros afundam?
Uns flutuam porque possuem densidade menor ao líquido em que são imersos. Já outros afundam, pois possuem maior densidade que o fluido em que são colocados.
SE DIVIRTA!
Exercícios de fixação
1°) (Covest 2007) Quando um corpo de 3,0 kg está completamente imerso em água, cuja densidade é p = 1,0 g/cm 3 , seu peso aparente é de 2 kgf. Quando o mesmo corpo é pesado dentro de um líquido de densidade pL, a leitura da balança é igual a 1 kgf. Determine a densidade do líquido, em g/cm 3.
b) 2,0
c) 2,2
d) 2,4
e) 2,6
2°) (Covest 2003) Duas esferas de mesmo raio e
massas MA = 0,5 kg e MB = 0,3 kg, estão presas por
um fio fino, inextensível e de massa desprezível,
conforme mostra a figura. As esferas encontram-se
em repouso, imersas em um líquido. Determine o
empuxo exercido pelo líquido sobre cada esfera.
a) 2 N
b) 4 N
c) 6 N
d) 8 N
e) 9 N
3°) (Pucpr 2001) A figura representa uma prensa hidráulica.
a) 800 N
b) 1600 N
c) 200 N
d) 3200 N
e) 8000 N
Gabarito
1 - B
2 - B
3 - D