O documento discute os principais conceitos da hidrostática, incluindo pressão, massa específica, teorema de Arquimedes, pressão atmosférica e suas variações com a altitude, experimento de Torricelli, variação da pressão com a profundidade, cálculo da pressão no interior de um fluido, princípios de Pascal e Arquimedes, condições para um corpo flutuar, empuxo e densidade do líquido, densímetros e a descoberta do princípio de Arquimedes por Arquimedes.

1. FÍSICA
HIDROSTÁTICA
Turma
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Alunas: Daynara Luana Dresch, Isabel Schneiders, Paula Thalia Rech e Viviane Dilkin Endler

2. Pressão e massa específica
Hidrostática é referente aos fluídos em
repouso.
Fluídos são substâncias que podem escoar
facilmente e que sofre mudanças na forma sob
a ação de forças
Líquidos e gases são fluídos.
Os fluídos existentes na natureza
apresentam um atrito interno, viscosidade.
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3. Pressão
Se uma força F comprime uma superfície, estando
distribuída sobre uma área A, a pressão p, exercida pela
força sobre essa superfície, é, por definição:
Pressão é uma grandeza escalar e a sua unidade
no Sistema Internacional de Unidades é o Pa.
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4. Unidades de pressão
Além do Pa, engenheiros e técnicos costumam
usar a unidade 1kgf/cm². Em algumas máquinas é
usada como unidade de pressão, 1 libra/polegada².
Se tratando de fluídos é comum usar como
unidade de pressão 1 milímetro de mercúrio (1
mmHg).
Para medir pressões elevadas usamos 1atm
(1 atmosfera). 1atm = 76 cmHg mmHg
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5. Massa específica
Massa específica ou densidade absoluta de
um corpo é a razão entre a sua massa e o seu
volume:
ρ
=
_
m
v
Um corpo de massa m cujo volume é v. A
massa específica é representada pela letra grega ρ
(rô).
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6. O teorema de Arquimedes
Todo corpo solido mergulhado num fluido em
equilíbrio recebe uma força de direção vertical e
sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual
ao peso do fluído descolado.
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7. Pressão atmosférica
O ar tem peso pois é atraído pela Terra.
A camada atmosférica exerce uma pressão sobre
os corpos nela mergulhados. Chama-se pressão
atmosférica.
Na lua não há pressão atmosférica porque não há
atmosfera nela.
Até antes de Galileu a existência da pressão
atmosférica era desconhecida pela população e
contestada por Físicos.
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8. A tabela a seguir apresenta a variação da
pressão atmosférica de acordo com a
altitude.
Altitud Pressão
e (m) atmosférica
(mmHg)
Altitud Pressão
e (m) (mmHg)
0
760
1200
658
200
742
1400
642
400
724
1600
627
600
707
1800
612
800
690
2000
598
1000
674
3000
527
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9. A experiência de Torricelli
Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m
de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a
extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em
pé e com a boca tampada para baixo, dentro de
um recipiente que também continha mercúrio.
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.
Comprova que a pressão atmosférica ao nível
do mar é igual à pressão exercida por uma coluna
de mercúrio de 76 cm de altura.
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10. Variação da pressão com a
profundidade
A pressão atmosférica diminui à medida que
nos elevamos na atmosfera.
Dentro da água a medida que nos afundamos
na água a pressão aumenta.
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11. Cálculo da pressão no interior de
um fluído
A diferença entre pontos denominados ρ
É h.
→
Peso = P
→
Força = F
Condição de equilíbrio:
F2 = F1 + P
Se m é a massa da porção cilíndrica e V o seu
volume, podemos expressar o peso P dessa porção
da seguinte maneira:
P=mg mas m= ρV= ρAh
P= ρAhg
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12. Se a superfície de um líquido, cuja densidade é
ρ, está submetida a uma pressão pa, a pressão p no
interior desse líquido, a uma profundidade h, é dada
por:
p = pa + ρgh
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13. Aplicações da equação fundamental
Vasos comunicantes:
Dois recipientes sem necessidade de possuir a mesma
forma com as bases ligadas a mesma forma de um tubo. Assim
são vasos comunicantes.
Sendo ρ a densidade do líquido, A e B representando os
tubos respectivamente, temos:
para o ponto A: pA=pa+ρghA
para o ponto B: pB=pa+ρghB
Como pA = pB, concluímos que hA=hB, ou seja, nos vasos
comunicantes o líquido atinge alturas iguais em ambos os
recipientes
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14. Princípio de Pascal
Estabelece que a alteração de pressão produzida
num fluido em equilíbrio transmite-se integralmente a
todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente.
A diferença de pressão devida a uma diferença na
elevação de uma coluna de fluido é dada por:
ΔP é a pressão hidrostática (em pascal)
ρ é a densidade do fluido)
g é aceleração da gravidade da Terra ao nível do mar
Δh é a altura do fluido acima
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15. Princípio de Arquimedes
Empuxo:
A tendência ou capacidade de flutuar em um
líquido ou de se elevar em ar ou gás; força vertical,
dirigida para cima, que um líquido exerce sobre um
objeto menos denso que o próprio líquido.
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16. O empuxo acontece porque a pressão do
fluido na parte inferior do objeto imerso é maior do
que no topo.
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17. O Princípio de Arquimedes
O princípio de Arquimedes diz que:
Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma
força (empuxo) verticalmente para cima, cuja
intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo
corpo.
Sendo Vf o volume do fluido deslocado, então a
massa do fluido deslocado é:
Mf = df. Vf
Sabendo que o módulo do empuxo é igual ao módulo do
peso:
E=P=m.g
Assim temos que o empuxo é:
E = df. Vf . g
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18. Condições para um corpo flutuar em
um líquido
Se um corpo está totalmente mergulhado em
um líquido, seu peso é igual ao empuxo que ele está
recebendo (E=P).
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19. O valor do empuxo é menor do que o peso do
corpo (E<P). Neste caso, a resultante destas forças
estará dirigida para baixo e o corpo afundará, até
atingir o fundo do recipiente.
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20. O valor do empuxo é maior do que o peso do
corpo (E>P). Neste caso, a resultante destas forças
estará dirigida para cima e o corpo sobe no interior
do líquido.
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21. Empuxo e densidade do líquido
Empuxo = peso do líquido deslocado
Onde md é a massa do liquido deslocado
e g gravidade.
Quando o corpo
estiver totalmente mergulhado no líquido, ele estará
deslocado um volume de líquido Vd igual ao seu
próprio volume Vc , isto é, Vd = Vc.
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22. Densímetros
Densímetro é um aparato que tem por objetivo
medir a massa específica.
Uma das utilidades do densímetro é inferir
propriedades dos líquidos através da inspeção de
sua massa específica, principalmente quando os
líquidos são misturas de substâncias.
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23. Arquimedes
Arquimedes foi um importante cientista , inventor e
matemático grego. Nasceu na cidade de Siracusa.
Determinou o princípio da hidrostática, chamado
de Princípio de Arquimedes.
Ele fez esta importante descoberta quando tomava
banha em sua banheira. Percebendo a importância da
descoberta, saiu gritando pela rua: “Eureka!, Eureka!”,
Este termo é até os dias de hoje usado
quando uma pessoa faz uma
grande descoberta.
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24. O valor do empuxo e as leis de
Newton
Quando um corpo é mergulhado em um
líquido, atua sobre ele um empuxo vertical, dirigido
para cima, de módulo igual ao peso do líquido
deslocado pelo corpo.
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