1 Ciências Naturais e suas Tecnologias AULA DIGITAL FÍSICA 14. Hidrostática.

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1 www.sistemacpv.com.br 1 Ciências Naturais e suas Tecnologias AULA DIGITAL FÍSICA 14. Hidrostática

2 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 2 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Índice Introdução Densidade / Massa Específica / Densidade Relativa Pressão Pressão Hidrostática: A Pressão exercida por uma coluna líquida Teorema de Stevin Pressão Atmosférica Experiência de Torricelli A Física no Cotidiano: Equilíbrio de Líquidos Não Miscíveis Vasos Comunicantes / Princípio de Pascal / Prensa Hidráulica Empuxo Princípio de Arquimedes Equilíbrio de Corpos Imersos e Flutuantes Peso Aparente

3 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 3 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Introdução - A hidrostática, ou fluidostática, estuda os fenômenos relacionados com os fluidos em repouso. São fluidos os gases e os líquidos. Em nosso curso, trabalharemos com o fluido ideal, particularmente o líquido ideal, ou seja, aquele em que as forças de viscosidade são desprezíveis. Para esse estudo, são necessários alguns conceitos básicos, tais como pressão e densidade, que serão discutidos a seguir.

4 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 4 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Densidade - A densidade (d) de um corpo é definida pelo quociente entre a sua massa (m) e o volume total (V) ocupado pelo corpo (numa dada temperatura e pressão). - A unidade de densidade ou massa específica no Sistema Internacional é o quilograma por metro cúbico, que se indica kg/m3. É muito utilizada também a unidade g/cm3. (Sistema C.G.S.) 1 g/cm 3 = 10 3 kg/m3

5 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 5 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Massa Específica - Se tomarmos, agora, uma porção de uma substância pura e garantirmos que essa porção é compacta, ou seja, não possui espaços internos vazios ou bolhas de ar, a razão entre a massa e o volume dessa substância é chamada de massa específica (m). A densidade (d) de um corpo maciço e feito de uma única substância coincide com o valor de massa específica da substância. Assim, uma esfera maciça de alumínio tem densidade (d) igual à massa específica (μ) do alumínio. Uma esfera oca de alumínio tem densidade menor que a massa específica do alumínio.

6 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 6 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Densidade e Massa Específica - A densidade é uma propriedade do corpo, enquanto que a massa específica é uma propriedade da substância. Se, por exemplo, construirmos um navio de ferro, este possuirá uma densidade que será a razão entre sua massa e seu volume. A densidade do navio dependerá de seu volume interno e de sua massa. Já a massa específica do ferro que constitui o navio será sempre a mesma, dependendo apenas da temperatura. A densidade de um corpo feito de determinada substância pode ser menor ou igual à sua massa específica. Para ser igual, é necessário que o corpo seja compacto.

7 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 7 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Densidade Relativa - Chamamos densidade relativa de um corpo ou de uma substância à relação entre a sua densidade e a densidade de outra substância tomada como referência. A densidade relativa é uma grandeza adimensional, não apresentando, portanto, unidade.

8 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 8 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Pressão - Se aplicarmos uma força F perpendicular a uma superfície, essa força a pressiona. A pressão exercida pela força é a razão entre seu módulo e a área da superfície.

9 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 9 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Pressão Hidrostática - A Pressão Exercida por Uma Coluna Líquida Ao estudar Hidrostática, supomos que: 1. os líquidos são ideais, isto é: homogêneos, incompressíveis e não apresentam viscosidade; 2. Não há diferença entre massa específica e densidade do líquido; 3. Os líquidos estão em equilíbrio; 4. As forças exercidas pelos líquidos são sempre perpendiculares às paredes do recipiente onde eles se encontram.

10 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 10 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Teorema de Stevin

11 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 11 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Teorema de Stevin

12 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 12 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Experiência de Torricelli - Com essa experiência, Torricelli descobriu um método de medir a pressão atmosférica em relação à pressão ao nível do mar. - O mercúrio possui uma densidade 13,6 vezes maior que a da água, a coluna será 13,6 vezes menor do que a de água. Medidas precisas demonstraram que a coluna máxima de água, ao nível do mar, era de 10,3 m. A coluna de mercúrio prevista seria de 0,76 m ou 76 cm. Realizada a experiência, o fato foi comprovado.

13 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 13 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Equilíbrio de Líquidos Não Miscíveis

14 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 14 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Vasos Comunicantes - Se líquidos imiscíveis forem colocados num sistema formado por vasos interligados pela base (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.

15 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 15 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Princípio de Pascal - Qualquer variação de pressão ocorrida num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos desse fluido. - O princípio de Pascal apresenta muitas aplicações práticas, quase todas elas indicadas pelo nome “hidráulico”: freio hidráulico macaco hidráulico elevador hidráulico prensa hidráulica direção hidráulica - Todos esses dispositivos são multiplicadores de força, isto é, como a pressão decorre da aplicação de força em dada superfície, para acréscimos de pressões iguais teremos força maior onde a área for maior.

16 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 16 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Prensa Hidráulica - A figura abaixo representa uma prensa hidráulica:

17 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 17 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Empuxo: Princípio de Arquimedes - Um corpo mergulhado num fluido recebe deste uma força vertical para cima, chamada empuxo, de valor igual ao peso do líquido deslocado.

18 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 18 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Equilíbrio de Corpos Imersos e Flutuantes

19 Ciências Naturais e suas Tecnologiaswww.sistemacpv.com.br 19 Física Capítulo 14 AULA DIGITAL Peso Aparente