Hidrostática - Equilíbrio de fluidos

Pressão:

força aplicada em uma determinada área

• Toda força faz pressão
• Ao diminuir a área, aumenta-se a pressão
• Ao aumentar a área, diminui-se a pressão

Como calcular?

p= Pressão (Pa)           

F=Força (N)

A=Área (m²)

Obs. Pa = Pascal

Pressão em líquidos

Pressão atmosférica: pressão que o ar exerce sobre um corpo

• Lugares baixos: + ar e consequentemente, + pressão
• Lugares altos: - ar e consequentemente, - pressão

Para descobrir a pressão atmosférica, Evangelista Torricelli (físico e matemático), realizou o seguinte experimento:

• Ir a um lugar ao nível do mar; latitude 45°
• Posicionar um tubo com Mercúrio (Hg) dentro de um recipiente, também com Hg
• Quando o Mercúrio do tubo parou de descer, Torricelli mediu o que havia sobrado de Hg no tubo: 76 cm

                                                           

Com isso, ele deduziu que o que não permitia que todo o conteúdo do tubo descesse era o ar, que fazia pressão no Mercúrio do recipiente e limitava quanto do Hg do tubo desceria.

Sendo assim, formulou que:

P atm = 760 mm de Hg

P atm = 1 atm

Obs. P atm = 100 000 Pa

Pressão hidrostática

p = d . g . h

p = pressão (N/m²)

d = densidade do líquido (kg/m³)

g = gravidade (m/s²)

h = altura (m)

Pressão absoluta

pressão atmosférica + pressão hidrostática

Pabs = Patm + Phidro

Obs. Densidade da água:  1 g/cm²  ou  1000 kg/m³

         10 m = 1 atm                20 m = 2 atm           30 m = 3 atm           e assim por diante

            Vasos comunicantes

Em uma situação assim, como calcular a Densidade de um líquido imiscível a outro?

• Saber a Densidade do outro líquido
• Saber a altura no vaso comunicante do líquido cuja Densidade se quer saber (hb)
• Saber a altura do outro líquido; sempre considerando a altura do outro líquido como referência, como mostra a figura.  

        Ex. Se o cilindro direito tiver 5 cm de altura e hb tiver 3 cm. Então ha terá 2 cm de altura.

• Substituir esses valores na fórmula:

 d₁ .h₁ =d₂ . h₂

Prensa hidráulica

Ex. macaco hidráulico, elevador hidráulico, freio de carro, etc...

Como calcular a força?

Imaginando que uma força F² é aplicada em A¹ e um exercício quer saber qual a Força em A², é só usar a fórmula:

F¹ e F² são as forças aplicadas em cada lado da prensa

A¹ e A² são as respectivas áreas de cada lado da prensa (são fornecidos pelo exercício)

Como calcular a altura?

Considerando a mesma figura anterior, quando uma força for aplicada do lado esquerdo, o líquido irá descer uma certa altura (h1), e subirá no lado direito (h2). Porém, h2 será menor que h1 já que a área do lado direito é maior, e o líquido terá mais espaço para expandir. 

Para isso, usa-se a fórmula:

 A1 . h2 = A2 . h2

A1 e A2 são as áreas dos lados da prensa

h1 e h2 são as alturas 

Imagens retiradas dos sites:

http://www.cefetsp.br/edu/okamura/momento_forca.htm

http://www.brasilescola.com/fisica/momento-uma-forca.htm
http://www.infoescola.com/fisica/equilibrio-estatico/

http://oprofessortelmo.blogspot.com.br/2011/03/em-qual-ha-maior-pressao-1-2-ou-3.html
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAvuwAE/prensa-hidraulica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulica