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FÍSICA SEGUNDO ANO FÍSICA SEGUNDO ANO Prof. Giovani

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Apresentação em tema: "FÍSICA SEGUNDO ANO FÍSICA SEGUNDO ANO Prof. Giovani"— Transcrição da apresentação:

1 FÍSICA SEGUNDO ANO FÍSICA SEGUNDO ANO Prof. Giovani

2 HIDROSTÁTICA p = F A Pressão: é a relação entre a força e a área de contato onde a força é exercida. p = μ.g.h Pressão hidrostática: é pressão causada por fluidos Unidades de pressão: Pa(N/m²), lb/pol², Kgf/cm², atm etc. Na figura ao lado o líquido causa pressão sobre o fundo do recipiente. Quanto mais cheio o copo maior a pressão.

3 Pressão atmosférica Pressão efetiva ou hidrostática 1atm = 10 5 N/m 2 = 10 5 Pa = 760mmHg = 76cmHg = 10mca Pressão atmosférica ao nível do mar Pressão total ou absoluta Pressão em fluidos É a pressão exercida pelos gases atmosféricos Pressão atmosférica acima do nível do mar Ceturis paribus: temperatura, velocidade do ar e umidade, a pressão em altitudes é menor que 1atm

4 HIDROSTÁTICA Densidade absoluta ou massa específica: é a relação entre a massa e o volume do corpo. μ = m V Unidades: Kg/m³ e g/cm³ 1000 Kg/m³ = 1g/cm³ Densidade relativa: é a relação entre as densidades de dois corpos ou substâncias A e B. d AB = μ A μ B É adimensional (não tem unidades) Unidades: N/m³ e dyn/cm³ Peso específico: é a relação entre o peso e o volume de dois corpos ou substâncias. ρ = P V ρ= g. μ

5 Exemplo (UFSM) Observe a seguinte figura: B = 30 m 30° A O tubo da figura tem sua extremidade A fechada e sua extremidade B aberta. Esse tubo está totalmente preenchido com água. A pressão absoluta exercida na base A, é da ordem de: a)1,5 atm b)2,0 atm c)2,5 atm d)3,0 atm e)4,0 atm X Solução: A pressão atmosférica é 1atm ou Pa pA = patm + μ.g.h Mas observe: h = 30.sen30º = 15m pA = p A = Pa p A = 2,5atm

6 F1A1F1A1 F2A2F2A2 = Princípio de Pascal A variação de pressão provocada em um ponto de um fluído em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos do fluído e das paredes do recipiente que o contém. Aplicação: Prensa hidráulica Ex.: Sistema de freio Macaco hidráulico Hidráulico de trator Elevador hidráulico A força é ampliada mas a energia é conservada. Logo, o êmbolo de maior área tem maior força e menor deslocamento.

7 Exemplo (PEIES 99) Observe o esquema de uma prensa hidráulica usada nos postos de serviço automotivo, a qual tem funcionamento baseado no princípio de __________, que garante que qualquer pressão exercida no pistão aparece _________ no pistão. Assinale a alternativa que completa, corretamente, as lacunas. a)Pascal – menor b)Arquimedes – igual c)Pascal – maior d)Pascal – igual e)Arquimedes – maior Solução: As prensas hidráulicas são aplicações do Principio de Pascal, que garante que a pressão é a mesma em qualquer ponto do fluido, X

8 A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um líquido depende do líquido, da gravidade e da diferença de profundidade dos pontos considerados. TEOREMA DE STEVIN

9 Tubo em U TEOREMA DE STEVIN: Aplicações Vasos Comunicantes embora as áreas sejam diferentes, a pressão do fluidos não depende da área do recipiente que lhe contém, mas sim da profundidade Paradoxo Hidrostático: embora as áreas sejam diferentes, a pressão do fluidos não depende da área do recipiente que lhe contém, mas sim da profundidade

10 Exemplo (UFSM-93) No tubo representado na figura, há dois líquidos imiscíveis. Sabendo-se que o líquido menos denso é a água cuja densidade vale 1,0g/cm³, a densidade do outro líquido, em gramas por centímetro cúbico, é: a)0,4 b)1,5 c)2,0 d)2,5 e)3,0 Solução: μ1.h 1 = μ 2.h = μ.4 μ = 2,5g/cm³ X

11 Empuxo - Arquimedes Teorema do Empuxo Todo corpo mergulhado num fluido em equilíbrio recebe deste uma força vertical, de baixo para cima, numericamente igual ao peso do volume de fluido deslocado. Peso aparente P E P E

12 RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS Corpo descendo em MRUV. Neste caso a densidade do corpo é maior que a do líquido. Corpo livre, parado (flutuando ou submerso) ou em MRU no fluido. Neste caso a densidade do corpo é igual a do fluido. Corpo subindo em MRUV. Neste caso a densidade do corpo é menor que a do líquido. Corpo tocando o fundo do recipiente. Neste caso o peso aparente é igual, em módulo, a normal. Corpo pendurado em um fio com dinamômetro. Neste caso a indicação do dinamômetro (tração) é igual ao peso aparente.

13 Exemplo (UFSM-92) Sabendo-se que a densidade da água é 1 g/cm³ e a do gelo é 0,9 g/cm³, qual a fração de volume de um cubo de gelo que pode ser avistado fora do nível da água? a)1/10 b)2/10 c)4/10 d)6/10 e)8/10 X Solução: Como o gelo está em equilíbrio: P = E m.g = μ L.g.V LD μ C.g.V C = μ L.g.V LD 0,9.V C = 1.V LD V LD /V C = 0,9 (9/10 ou 90%) Portanto a fração emersa é 1/10 ou 10%

14 HIDRODINÂMICA Estudo do movimento de fluidos

15 TENSÃO SUPERFICIAL A superfície de alguns líquidos comporta- se como uma membrana esticada. Surge uma força devido a diferença de moléculas dos líquidos e gases encontrados na superfície. Esta tensão dita superficial é capaz de suportar objetos mais densos que o líquido como o inseto da figura.

16 VISCOSIDADE Viscosidade é o atrito interno no escoamento de um fluído. Indica a dificuldade de escoamento do líquido. Ex: o mel é mais viscoso que a água. É interessante destacar que o vidro pode ser considerado um líquido muito viscoso. CAPILARIDADE Capilaridade é o movimento de um líquido em vasos capilares ou poros. Assim a umidade que sobe na parede, alguns casos de seiva nas plantas e a umidade que sobe em um papel filtro, são casos de capilaridade.

17 REGIMES DE ESCOAMENTO ESCOAMENTO LAMINAR OU CONTÍNUO É o escoamento do fluido quando a velocidade das partículas, em dado ponto é constante. Ou seja, todas as n partículas do líquido passam pelo ponto P apresentam mesma velocidade vetorial. ESCOAMENTO TURBULENTO OU VARIADO É o escoamento em que a velocidade das partículas, em dado ponto, é variada no tempo. É o escoamento em que a velocidade das partículas, em dado ponto, é variada no tempo. Escoamento turbulento Escoamento laminar

18 Exemplo (PEIES 99) Analise as seguintes afirmações: I- Alguns insetos conseguem pousar na superfície da água, sendo suportados pela tensão superficial. II- A viscosidade de um fluido é a resistência que as camadas do fluido oferecem a seu deslocamento relativo. III- No regime de escoamento laminar, as camadas do fluido deslocam-se paralelamente umas às outras. Está(ão) correta(s): a)apenas I b)apenas II c)apenas III d)apenas I e II e)I, II e III Solução: I II III X

19 VAZÃO OU DESCARGA Vazão é a razão entre certa quantidade de fluido que escoa e o intervalo de tempo para escoar. Pode ser definido como o volume V de certo fluido que passa por uma secção S de um condutor em determinado intervalo de tempo t. Equivalências: 1m³ = 1000 = cm ³ 1 = 1000 cm³ 1m² = cm²

20 Equação da continuidade Em tubulações em que existe um estrangulamento, a vazão é a mesma em qualquer secção. Assim na secção de área menor, a velocidade é maior, e onde a área é maior, a velocidade é menor.

21 (PEIES 97) Em um cano de 5 cm² de seção reta ligado a um tanque, escoa água em regime permanente. Se, em 15s, o cano despeja 0,75 de água no recipiente, então a velocidade da água no cano é, em centímetros por segundo: Exemplos Solução: Existe uma incompatibilidade de unidades: 0,75 = 750cm³. Q = V/t = v.A 750/15 = v.5 v = 10m/s a)10 -2 b)10 -1 c)10 0 d)10 1 e)10 2 X

22 Teorema de Bernoulli Formas de apresentar a Equação de Bernoulli

23 Aplicação do Teorema de Bernoulli Na secção em que a área é menor, a velocidade é maior e a pressão é menor. A v v p

24 Aplicação do Teorema de Bernoulli A asa de um avião é construída de forma que a velocidade do ar em cima seja maior que embaixo. Com efeito, a pressão embaixo é maior que em cima, gerando uma força maior embaixo, de tal forma que a asa e, portanto todo o avião seja forçado a subir.

25 Exemplo (PEIES 98) Num tubo horizontal, escoa um fluido que obedece à equação da continuidade (AV = constante) e à equação de Bernoulli ( P + ½ μV2 = constante), onde A é a área da seção reta do tubo, V, a velocidade de escoamento do fluido, P, a pressão hidrostática e μ, a massa específica do fluido. Em uma região de estrangulamento, onde a área da seção reta do tubo se reduz à metade, a velocidade do fluido _________ e a sua pressão _____________. Selecione a alternativa que completa, corretamente, as lacunas. a)aumenta – permanece constante b)aumenta – diminui c)diminui – aumenta d)permanece constante – diminui e)diminui – permanece constante Solução: Na secção em que a área é menor, a velocidade é maior e a pressão é menor. X


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