Física Física conceitos básicos de conceitos básicos de

hidrostáticahidrostática

Professora : Adrianne Professora : Adrianne MendonçaMendonça

HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA

CONCEITOS BÁSICOSCONCEITOS BÁSICOS

2. HIDROSTÁTICA2. HIDROSTÁTICA

É a parte da Hidráulica que É a parte da Hidráulica que estuda os estuda os líquidos em repousolíquidos em repouso, ,

bem como as forças que bem como as forças que podem ser aplicadas em podem ser aplicadas em corpos neles submersos.corpos neles submersos.

Conceito de PressãoConceito de Pressão

Pressão é o quociente da Pressão é o quociente da intensidade da força intensidade da força

que se exerce que se exerce uniformemente sobre uniformemente sobre

uma superfície, e uma superfície, e perpendicularmente a perpendicularmente a esta, pela área dessa esta, pela área dessa

superfície.superfície.

Pressão = Força /ÁreaPressão = Força /Área

ÁREA A

PESO P

(FORÇA)

PRESSÃO= P/A

Pressão HidrostáticaPressão HidrostáticaUm elemento sólido, Um elemento sólido,

colocado no colocado no interior de um interior de um

fluido em fluido em equilíbrio, equilíbrio,

experimenta, da experimenta, da parte desse fluido, parte desse fluido,

forças forças perpendiculares às perpendiculares às suas superfícies.suas superfícies.

Pressão em sólidos e em líquidosPressão em sólidos e em líquidos

Se uma força for aplicada a um Se uma força for aplicada a um ponto de um objeto rígido, o ponto de um objeto rígido, o

objeto como um todo sofrerá a objeto como um todo sofrerá a ação dessa força. Isto ocorre ação dessa força. Isto ocorre porque as moléculas (ou um porque as moléculas (ou um

conjunto delas) do corpo rígido conjunto delas) do corpo rígido estão l igadas por forças que estão l igadas por forças que

mantêm o corpo inalterado em mantêm o corpo inalterado em sua forma. Logo, a força sua forma. Logo, a força

aplicada em um ponto de um aplicada em um ponto de um corpo rígido acaba sendo corpo rígido acaba sendo

distr ibuída a todas as partes do distr ibuída a todas as partes do corpo.corpo.

Pressão em sólidos e em líquidosPressão em sólidos e em líquidos

Em um fluido isto não Em um fluido isto não acontece, pois as forças acontece, pois as forças

entre as moléculas (ou um entre as moléculas (ou um conjunto delas) são muito conjunto delas) são muito menores. Um fluido não menores. Um fluido não pode suportar forças de pode suportar forças de cisalhamento, sem que cisalhamento, sem que

isto leve a um movimento isto leve a um movimento de suas partes.de suas partes.

Um fluido pode Um fluido pode escoarescoar , ao , ao contrário de um objeto contrário de um objeto

rígido.rígido.

Pressão versus profundidade em um fluido Pressão versus profundidade em um fluido estáticoestático

A pressão a uma mesma A pressão a uma mesma profundidade de um fluido profundidade de um fluido

deve ser constante ao longo deve ser constante ao longo do plano paralelo à do plano paralelo à

superfície.superfície.Supondo que a constante da Supondo que a constante da gravidade local, gravidade local, gg, não varie , não varie apreciavelmente dentro do apreciavelmente dentro do volume ocupado pelo fluido, volume ocupado pelo fluido, a pressão em qualquer a pressão em qualquer ponto de um fluido estático ponto de um fluido estático depende apenas da pressão depende apenas da pressão atmosférica no topo do atmosférica no topo do fluido e da profundidade do fluido e da profundidade do ponto no fluido.ponto no fluido.

Patm

h1

h2

PRESSÃO DEVIDA A UMA COLUNA LÍQUIDAPRESSÃO DEVIDA A UMA COLUNA LÍQUIDA

Supondo que há um Supondo que há um ponto 1ponto 1 na na superfície do superfície do líquidolíquido e um e um ponto 2ponto 2 em em uma profundidade uma profundidade hh, a , a

pressão no primeiro pressão no primeiro ponto será a pressão ponto será a pressão atmosférica local e a atmosférica local e a

pressão pressão p2p2 no segundo no segundo ponto, poderá ser obtida ponto, poderá ser obtida

pela relação:pela relação:

h

2

1

Patm

hgpatmp ..2 µ+=

Pressão AtmosféricaPressão Atmosférica

OO ar, como qualquer substância próxima à Terra, ar, como qualquer substância próxima à Terra, á atraído por ela, isto é, o ar tem peso. Em virtude á atraído por ela, isto é, o ar tem peso. Em virtude disto, a camada atmosférica que envolve a Terra, disto, a camada atmosférica que envolve a Terra, atingindo uma altura de dezenas de quilômetros, atingindo uma altura de dezenas de quilômetros, exerce uma pressão sobre os corpos nela exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados. Esta pressão é denominada Pressão mergulhados. Esta pressão é denominada Pressão Atmosférica.Atmosférica.

Na verdade, vivemos no fundo de um oceano de Na verdade, vivemos no fundo de um oceano de ar e que esse oceano, como a água de um lago, exerce ar e que esse oceano, como a água de um lago, exerce pressão nos corpos nele imersos. pressão nos corpos nele imersos.

Pressão AtmosféricaPressão Atmosférica

Torricelli, físico italiano, realizou uma famosa Torricelli, físico italiano, realizou uma famosa experiência que, além de demonstrar que a pressão experiência que, além de demonstrar que a pressão existe realmente, permitiu a determinação de seu existe realmente, permitiu a determinação de seu valor:valor:

Torricelli encheu de mercúrio (Hg) um tubo de Torricelli encheu de mercúrio (Hg) um tubo de vidro com mais ou menos 1 metro de comprimento; em vidro com mais ou menos 1 metro de comprimento; em seguida fechou a extremidade livre do tubo e o seguida fechou a extremidade livre do tubo e o emborcou numa vasilha contendo mercúrio. Quando o emborcou numa vasilha contendo mercúrio. Quando o dedo foi retirado, a coluna de mercúrio desceu, ficando dedo foi retirado, a coluna de mercúrio desceu, ficando o seu nível aproximadamente 76 cm acima do nível do o seu nível aproximadamente 76 cm acima do nível do mercúrio dentro da vasilha.mercúrio dentro da vasilha.

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLIEXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

Torricelli concluiu Torricelli concluiu que a pressão atmosférica, que a pressão atmosférica, patm, atuando na patm, atuando na superfície livre do líquido superfície livre do líquido no recipiente, conseguia no recipiente, conseguia equilibrar a coluna de equilibrar a coluna de mercúrio. O espaço vazio mercúrio. O espaço vazio sobre o mercúrio, no tubo, sobre o mercúrio, no tubo, constitui a chamada constitui a chamada câmara barométrica, onde câmara barométrica, onde a pressão é praticamente a pressão é praticamente nula (vácuo). nula (vácuo).

VALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICAVALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

Como a altura da coluna líquida no tubo era Como a altura da coluna líquida no tubo era de 76 cm, Torricelli chegou à conclusão de que o de 76 cm, Torricelli chegou à conclusão de que o valor da pressão atmosférica, patm, ao nível do mar valor da pressão atmosférica, patm, ao nível do mar equivale à pressão exercida por uma coluna de equivale à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura. mercúrio de 76 cm de altura.

A pressão de 76 cm Hg é denominada A pressão de 76 cm Hg é denominada pressão atmosférica normal e equivale a outra pressão atmosférica normal e equivale a outra unidade prática de pressão chamada atmosfera unidade prática de pressão chamada atmosfera (atm).(atm).

Patm = 13.600kg/mPatm = 13.600kg/m33 x 9,8m/s x 9,8m/s22 x 0,76m = x 0,76m = 1,02 x 101,02 x 1055 Pa Pa

VALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICAVALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

Depois de Torricelli, o cientista francês Depois de Torricelli, o cientista francês Pascal, repetiu a experiência no alto de uma Pascal, repetiu a experiência no alto de uma montanha e verificou que o valor da pressão montanha e verificou que o valor da pressão atmosférica era menor do que ao nível do mar.atmosférica era menor do que ao nível do mar.

Concluiu, então, que quanto maior for a Concluiu, então, que quanto maior for a altitude do local, mais rarefeito será o ar e altitude do local, mais rarefeito será o ar e

menor será a espessura da camada de ar que menor será a espessura da camada de ar que está atuando na superfície de mercúrio.está atuando na superfície de mercúrio.

VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA COM VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA COM A ALTITUDEA ALTITUDE

ALTITUDE (m)ALTITUDE (m) PRESSÃO ATMOSFÉRICAPRESSÃO ATMOSFÉRICA

(cm Hg)(cm Hg)00 7676

500500 7272

1.0001.000 6767

2.0002.000 6060

3.0003.000 5353

MODOS DE EXPRESSAR AS MEDIDAS MODOS DE EXPRESSAR AS MEDIDAS DE PRESSÃODE PRESSÃO

h

2

1

Patm

hpatmp .γ+=2

(PRESSÃO ABSOLUTA)

MANOMETRIAMANOMETRIA

Manometria é o estudo Manometria é o estudo dos manômetros.dos manômetros.

Manômetros são Manômetros são dispositivos utilizados na dispositivos utilizados na

medição de pressão medição de pressão efetiva em função das efetiva em função das

alturas das colunas alturas das colunas líquidas.líquidas.