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www.fisicaatual.com.br,[object Object],HIDROSTÁTICA,[object Object],O Mar Morto, localizado no Oriente Médio, é um lago enorme formado pela água com maior teor de sal do planeta. No mar morto a densidade da água salgada é muito grande e a pessoa flutua sem nenhum esforço físico.,[object Object]
DENSIDADE,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],A massa específica é uma grandeza característica da substância. Por definição, a massa específica (ρ) é a relação entre a massa da substância e o seu volume:,[object Object],Unidade do Sistema Internacional: kg/m3,[object Object],Unidade usual: g/cm3,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],A densidade é uma grandeza característica do corpo. Por definição, a densidade (d) é a relação entre a massa do corpo e o seu volume:,[object Object],A densidade do água é maior que a densidade da isopor. Isto significa que as partículas que constituem o isopor são mais afastadas entre si que as partículas que constituem a água. O isopor ocupa mais volume para uma mesma quantidade de matéria.,[object Object],Um objeto oco pode ter densidade muito diferente da massa específica do material que o compõe, como, por exemplo, um navio. Embora a massa específica do aço seja maior do que a massa específica da água, a densidade de um navio  é certamente menor do que a da água. ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],PRESSÃO,[object Object],A  pressão é uma grandeza física que representa a distribuição de uma força sendo aplicada em uma determinada superfície: ,[object Object],F,[object Object],Só a componente da força exercida perpendicularmente sobre uma superfície contribui para a pressão.,[object Object],A pressão é uma grandeza escalar que no SI é dada em newton/m2 = pascal (Pa)   ,[object Object],F ,[object Object],T,[object Object]
A,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],Se os dois blocos são idênticos, eles apresentam a mesma massa e exercem uma mesma força perpendicular à superfície (força peso) . Mas, o bloco A exerce uma pressão maior, pois a força atua numa área menor.,[object Object],B,[object Object], Quanto menor for a superfície em que um corpo se apóia, maior é a pressão exercida. Ou seja, subir em um prego provavelmente furaria a pele do faquir. Com muitos pregos, o peso é distribuído e a pressão em cada prego se torna pequena,[object Object],PA,[object Object],PB,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],A mulher exerce no chão uma pressão maior que a exercida pelo homem.,[object Object],O dedo polegar sofre uma pressão maior que o dedo indicador.,[object Object],A ponta do prego exerce uma grande pressão sobre a superfície.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Unidades,[object Object],[object Object]
 Bária é a unidade de pressão no sistema CGS e vale uma dyn/cm².
 Bar é um múltiplo da Bária: 1 bar = 106 bárias.
PSI(pound per squareinch), libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/americano: 1 psi = 0,07 bar ;1 bar = 14,5 psi.         1 atm = 1.01 x 105  N/m2,[object Object],1 atm = 0,9869 Bar,[object Object],  1 atm = 0,06805 PSI ,[object Object],A atmosfera da Terra exerce pressão na superfície do planeta. A massa de uma coluna de atmosfera com exatamente 1m2 de seção transversal e estendendo-se até o topo da atmosfera exerce força de 1,01 x 105 N.,[object Object]
PRESSÃO EXERCIDA POR LÍQUIDOS ,[object Object], TEOREMA DE STEVIN,[object Object],Um líquido, devido à movimentação das suas moléculas, exerce pressão em todos os pontos da superfície do corpo colocado em seu interior.,[object Object],A força, devida a pressão, é perpendicular à superfície do corpo em cada ponto.,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object], Determinação da pressão em um ponto qualquer no interior do fluido.,[object Object],Porção de líquido,[object Object],Massa da porção de fluido: ,[object Object],Peso da porção de fluido: ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],P : pressão em um ponto qualquer no interior,[object Object],    do fluido, a uma profundidade h.,[object Object],Pa = pressão na superfície do líquido ( P atm ),[object Object],Qualquer ponto no interior de um fluido, a uma mesma profundidade, possui a mesma pressão. ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],No orifício superior a água jorra com menos velocidade do que no orifício inferior. Pode-se verificar que quanto maior a profundidade ou altura de líquido, o filete de água atinge uma maior distância. Diz-se que a pressão é maior e depende da profundidade do orifício considerado. A pressão exercida é perpendicular (possui um ângulo de 90°) com a superfície da garrafa. ,[object Object],Como a pressão exercida por um líquido aumenta com a profundidade, os aros metálicos do depósito de água têm que ser mais próximos na parte de baixo do depósito. ,[object Object],Quando as barragens são construídas para armazenar água, torna-se necessário fazer a base da barragem mais larga que o topo. A base tem que suportar uma pressão maior da coluna de água.  ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Vasos comunicantes,[object Object],Patm,[object Object],Num sistema de vasos comunicantes, líquidos imiscívies atingem alturas inversamente proporcionais às suas densidades.,[object Object]
Se num sistema de vasos comunicantes  for colocado um único líquido (d1 = d2 ) :,[object Object],Patm,[object Object],Patm,[object Object],h1 = h2,[object Object],h1,[object Object],h2,[object Object],Como a superfície de líquido nos dois vasos está sujeita a mesma pressão, a coluna de líquidos nos dois vasos é a mesma. Não importa a forma que os vasos tenham, a pressão só depende da profundidade:  ,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O tubo externo da máquina de café marca o nível de café dentro da máquina. Como o café está em equilíbrio e sujeito apenas à pressão atmosférica, a altura nos dois vasos tem que ser a mesma.,[object Object],Os pedreiros usam uma mangueira transparente com água para nivelar azulejos, pois a água nos dois vasos, estando sujeita a mesma pressão, atinge a mesma altura. ,[object Object], Não importa quanta água é despejada  dentro do vaso, o nível  de água no vaso nunca sobe! Você pode ver na figura por que isso acontece. Quando você despeja o copo d'água, o nível de água no vaso sobe, mas a água adicional imediatamente escorre pelo sifão e vai para o cano de esgoto. ,[object Object]
A,[object Object],B,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],Vamos imaginar que os pontos A e B estejam mergulhados na água:,[object Object],10 m,[object Object],Logo, uma coluna de 10 m de água exerce uma pressão de 1 atmosfera.,[object Object],Com o aumento de profundidade, a pressão sobre um mergulhador aumenta. Para cada aumento de 10 m na profundidade, teremos um aumento de 1 atm na pressão sobre o mergulhador:,[object Object]
PRESSÃO ARTERIAL,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],O coração é uma bomba muscular manométrica máxima de 120 mmHg durante a contração (sístole), e de cerca de 80 mmHg durante a relaxação (diástole). Como a densidade do sangue é quase igual à da água, a diferença de pressão hidrostática entre a cabeça e os pés de uma pessoa de 1,80 m de altura é de 132 mmHg.,[object Object],Densidade do sangue (d = 1,04 g/cm3); Densidade da água ( d = 1,00 g/cm3),[object Object],(mmHg),[object Object],59,[object Object],100,[object Object],144,[object Object],187,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Uma pessoa deitada possui pressão hidrostática praticamente constante em todos os pontos e igual à do coração.,[object Object],100 mmHg,[object Object],59mmHg,[object Object],Valor de referência,[object Object],187 mmHg,[object Object],Ouve-se um barulhoritmado,[object Object],Esfigmomanómetro,[object Object],O barulhopara,[object Object]
PRESSÃO ATMOSFÉRICA,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],A experiência dos Hemisférios de Magdeburgo foi realizada em 1654, em Magdeburgo, cidade da atual Alemanha, pelo prefeito da cidade Otto Von Guericke (1602-1686). Ela era constituída de duas semi-esferas ocas de cobre de 3,66 m de diâmetro, que se ajustavam perfeitamente. Otto inventou uma bomba de sucção que foi utilizada para tirar a maior parte do ar de dentro da esfera, criando vácuo dentro dela. Após retirar o ar só foi possível separar as semi-esferas com a utilização de 16 cavalos robustos, 8 de cada lado. O que impedia a separação era a pressão exercida pelo ar sobre a superfície externa dos hemisférios. Guericke associou tal experiência com a existência da pressão atmosférica, comprovada com os estudos de Torricelli.,[object Object]
A atmosfera terrestre é composta por vários gases, que exercem uma pressão sobre a superfície da Terra. Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude do local, pois à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto, exercendo uma pressão cada vez menor. O físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) foi o primeiro a perceber que a pressão do ar pode ser medido pela altura das colunas de líquido que a pressão pode equilibrar e sustentar. ,[object Object],Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada (a). Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio (b). 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 (c).,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],[object Object],Patm = 13,6 x 103. 9,8. 0,76 = 1,01 x 105 N/m2,[object Object], 1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg,[object Object], 1 atm ≈ 1,01 . 105 N/m2,[object Object],A,[object Object],B,[object Object],PA = Patm,[object Object],[object Object],PB = d . g . h,[object Object],Patm = d. g .h,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Como a densidade da água é 13,6 vezes menor que a do mercúrio, seria necessária uma coluna de água de altura 13,6 vezes maior que uma coluna de mercúrio para equilibrar a pressão atmosférica:,[object Object],                       13,6 x 0,76 m = 10,34 m,[object Object],Barômetros são usados ​​para medir a pressão atmosférica. Em vez de água (1,0 g/cm3), é usado mercúrio como um líquido preferido. Como a densidade do Hg é de 13,6 g/cm3, a altura da coluna de líquido necessária para equilibrar a pressão atmosférica diminui consideravelmente,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O ar é expulso da lata por aquecimento.,[object Object],A lata é amassada devido à pressão atmosférica.,[object Object],O ar dentro da lata é expulso parcialmente no aquecimento. A pressão do ar no interior é menor que a pressão do ar fora da lata. A pressão externa esmaga a lata. A área da superfície da lata é reduzida, até ao momento em que a pressão interna torna-se igual à pressão externa.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],A pressão atmosférica equilibra o peso da água que atua no cartão, mantendo-o em equilíbrio,[object Object],pressão ,[object Object],atmosférica,[object Object],O copo foi cheio de  água até a borda. Nenhum espaço de ar  permaneceu entre o nível da água e a borda do copo. Ele foi apoiado  num pedaço de papelão e Invertido rapidamente. O papelão e água são mantidos no lugar. Isto implica que uma força está agindo sobre o papelão de baixo para cima, sendo capaz de sustentar o peso da água sobre ele. A força é exercida pela pressão atmosférica atuando no sentido ascendente.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Bomba de Sucção,[object Object],Agindo em A, retiramos ar de dentro do tubo. A superfície do líquido (S) fica sob ação da pressão atmosférica que força a água a subir no cano. Quando a água atinge, dentro do cano, uma altura de 10 m, ela exerce uma pressão interna de 1 atm que equilibra a pressão externa. A água para de subir. Por isso, o limite de altura numa bomba de sucção é de 10 m.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O manômetro é um instrumento utilizado para medir a pressão de fluidos. Existem dois tipos: os de líquidos e os de gases.,[object Object],h,[object Object],Hg,[object Object],h,[object Object],B,[object Object],A,[object Object],B,[object Object],A,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O gráfico abaixo dá o valor (médio) da pressão em várias altitudes. No Rio de Janeiro, ao nível do mar, a pressão é 1 atmosfera, isto é, 1 kgf/cm2 ou 760 mmHg. Em São Paulo, a 820 metros de altitude, ela cai um pouco. Em La Paz, capital da Bolívia, a 3600 metros de altitude, ela já cai para 2/3 de uma atmosfera. Aí o ar fica rarefeito, a quantidade de oxigênio é menor que a nível do mar.,[object Object]
SIFÃO,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],Pressão (P1) dentro da mangueira ponto ao nível da água do recipiente sobre a mesa:,[object Object],P1 = Patm – dgh, em que: Patm = pressão atmosférica, d = densidade da água,          g = aceleração da gravidade e h = altura da coluna de água acima do nível do recipiente.,[object Object],Pressão (P2) dentro da mangueira ao nível da água (recipiente no piso):,[object Object],P2 = Patm – dgH (H = altura da coluna de água dentro da mangueira em relação a o recipiente no piso). ,[object Object],Conclui-se que: P1 – P2= dg(H-h) , a diferença de pressão entre os pontos considerados na mangueira é igual ao produto da densidade da água, da aceleração da gravidade e do desnível das superfícies da água nos dois recipientes. Essa diferença de pressão é responsável pelo escoamento da água de um recipiente para outro. Se a diferença de altura entre os recipientes for alterada, a diferença de pressão também altera e o tempo de escoamento também vai alterar, sendo mais rápido para maiores desníveis. ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],PRINCÍPIO DE PASCAL,[object Object],Qualquer variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],A prensa hidráulica consta de dois recipientes cilíndricos, que se intercomunicam, providos de êmbolos cujas secções tem áreas S1e S2diferentes.,[object Object],Ao aplicarmos no êmbolo menor uma força F1   a variação de pressão é:  ,[object Object],Essa variação de pressão é transmitida para o êmbolo maior:,[object Object],como:,[object Object], Na prensa hidráulica as forças atuantes nos êmbolos têm intensidades diretamente proporcionais às áreas dos êmbolos. Ela é um multiplicador de força, ou seja, aumenta a intensidade da força na mesma proporção que a área do segundo êmbolo é maior que a do primeiro. ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object], É costume dizer-se que, na prensa hidráulica, o que se ganha na intensidade da força, perde-se em deslocamento. Realmente no exemplo abaixo nota-se que o volume líquido deslocado do primeiro recipiente, após o movimento dos êmbolos, passa a ocupar o recipiente maior.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],A prensa hidráulica é utilizada em situações em que há necessidade de, com a aplicação de uma força de pequena intensidade, obterem–se forças de grande intensidade, como nos elevadores hidráulicos de garagem e postos.,[object Object],Se o carro tiver uma massa de 1 000 kg (peso de  10 000 N), a área do êmbolo maior for de 2 000 cm2  e a área do êmbolo menor for de 25 cm2 , então a força que o ar comprimido deve aplicar para equilibrar o carro é:  ,[object Object],( é como se o carro tivesse uma massa de 12,5 kg).,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O sistema de freios hidráulicos dos automóveis também utiliza o princípio de Pascal: a força aplicada no pedal é aumentada várias vezes, sendo utilizada para comprimir as lonas de freio contra o tambor, nas rodas traseiras: ,[object Object],lonas,[object Object], de freio,[object Object],tambor,[object Object],êmbolos ,[object Object],maiores,[object Object],êmbolo menor ,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES,[object Object],O peso do corpo é igual a tração no fio aplicada no prato da balança à direita.,[object Object],Quando imerso na água o corpo parece pesar menos, pois a balança desequilibra para o lado esquerdo. O líquido exerce no corpo uma força vertical para cima. ,[object Object],Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio,  fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo.,[object Object]
Nível do líquido,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],A pressão é maior na parte inferior do objeto porque a profundidade é maior. A resultante das forças de pressão aponta para cima. O resultado de todas as forças de pressão que o fluido exerce no corpo é o empuxo:  F2  -  F1 = E     ,[object Object],O empuxo é o resultado da diferença de pressão entre a parte de baixo e a parte de cima do objeto.A diferença de pressão não depende da profundidade logo, o empuxo também não depende da profundidade. Isso é mostrado na figura ao lado.,[object Object],Profundidade aumenta.,[object Object]
7 N,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object],4 N,[object Object],E,[object Object],3,[object Object],N,[object Object],peso de água,[object Object],deslocada pelo ,[object Object],corpo = 3 N,[object Object],Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo, cuja intensidade é igual à do peso do fluido deslocado pelo corpo.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Ao mergulharmos um corpo num recipiente contendo um líquido de densidade “d”, se o recipiente estiver completamente cheio, um pouco de líquido transborda. O volume de liquido que transborda é o volume de líquido deslocado pelo corpo e o peso desse volume deslocado é igual ao empuxo:  ,[object Object],Volume de liquido deslocado ,[object Object],Substituindo (2) em (1),[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Apenas uma pequena parte de um iceberg está acima da água. A densidade do gelo é 917 kg/m3 e a da água do mar é 1025 kg/m3. Se o iceberg está em equilíbrio:,[object Object],E,[object Object],P,[object Object],89,5% do volume do iceberg fica imerso na água.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],O peixe  que consegue manter-se parado dentro d’água, modificando sua densidade, utiliza a bexiga natatória para variar o volume de gás dentro da mesma. Quando a bexiga é inflada, o volume de água deslocada aumenta e o empuxo aumenta. Quando a bexiga é contraída, o volume de água deslocada diminui e o empuxo também diminui.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Como o navio é oco, sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor que a densidade da água. (d navio < d água). Ele encontra-se em equilíbrio, parcialmente imerso e sujeito a ação de duas forças de mesmo módulo e contrárias: o peso P e o empuxo E, exercido pela água.,[object Object],Bola: desloca um peso de água menor que seu peso.,[object Object],Casco: desloca um peso de água igual ao peso do navio.,[object Object]
A estabilidade do navio depende também do ponto de aplicação dessas forças. A força peso é aplicada no centro de gravidade (CG), que é fixo e o empuxo é aplicado no centro de empuxo (CE), que é variável.  O centro de gravidade do corpo localiza-se no centro de aplicação do seu peso. Já o centro de empuxo CE está localizado no centro de gravidade do líquido deslocado pelo corpo. A posição do centro de gravidade CG, então não se altera em relação ao corpo. Já o centro de empuxo do navio CE muda de acordo com a forma do volume do líquido deslocado, já que está localizado no centro de gravidade do líquido deslocado. O navio é projetado para em caso de oscilações laterais, retornar a posição inicial. Para isso, seu centro de gravidade CG fica abaixo do centro de empuxo CE, de modo que temos uma situação de equilíbrio estável. O momento das forças e é que faz com que o navio volte à posição inicial. O CG no caso de uma embarcação, não pode coincidir com o CE, pois quando o CG coincide com o CE, o corpo imerso fica em equilíbrio indiferente, ou seja, se qualquer perturbação fizer o corpo se mover lateralmente, ele não retorna a posição de equilíbrio. Para obter-se maior estabilidade possível, a distribuição de cargas no interior do navio é feita de tal modo que o centro de gravidade se situa o mais próximo possível do fundo do navio.,[object Object],www.fisicaatual.com.br,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],SUBMARINOS,[object Object],Ficando mais densos, por adição de água em seus tanques, eles descem.,[object Object],Ficando menos densos, por retirada de água em seus tanques, eles sobem.,[object Object]
www.fisicaatual.com.br,[object Object],Os gases também são fluidos. Eles diferem dos líquidos por possuírem uma densidade menor do que estes. A Terra é envolta por uma mistura de gases (a atmosfera terrestre). A Terra está, portanto, envolta por uma camada de fluido. Objetos cuja densidade seja menor do que a densidade da atmosfera tendem a flutuar (dizemos que esses objetos são mais leves do que o ar). Novamente aqui isso pode ser explicado pelo princípio de Arquimedes. Você já deve ter visto os dirigíveis ou balões, que são grandes objetos (relativamente leves) contendo no seu interior gases mais leves do que o ar (especialmente hidrogênio). A ascensão de um dirigível é facilitada ao inflarmos o mesmo (E > P). Esvaziá-lo facilita a sua descida (E < P).,[object Object]

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Hidrostática

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  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8. Bária é a unidade de pressão no sistema CGS e vale uma dyn/cm².
  • 9. Bar é um múltiplo da Bária: 1 bar = 106 bárias.
  • 10.
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