A força exercida pelos e sobre os líquidos em repouso, é estudada na física pela hidrostática, nome que refere-se ao primeiro fluido estudado, a água.
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Fluído é toda substância não possui forma própria, mudando ao ser submetida à ação e pequenas forças, e escorre facilmente. Pode estar tanto no estado líquido como no gasoso.
Índice
Densidade
A relação entre a massa do corpo e seu volume determina a densidade:
A densidade serve para demonstrar o quanto uma substância de determinado corpo é compacta. Quando a densidade é alta, significa que o corpo possui muita massa em pouco volume, e a densidade baixa é quando os corpos possuem pouca massa em grande volume.
A unidade de densidade é g/cm³.
Pressão
A grandeza física determinada pelo resultado da divisão entre uma força aplicada e a área de ação dessa força.
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A unidade de medida da pressão é o pascal (pa), mas também usa-se muito a atmosfera (atm) e o milímetro de mercúrio (mmHg).
1atm = 1.105 pa = 760mmHg
Pressão hidrostática
Quando entramos na água em uma piscina, por exemplo, sentiremos a pressão da água sobre nós e, quanto mais fundo mergulharmos, maior será essa pressão. Caso o líquido seja mais denso que a água, a pressão será ainda maior. A força da gravidade influencia na pressão exercida pelo líquido, também chamada de pressão hidrostática. Ou seja, a pressão hidrostática depende da profundidade, da densidade do líquido e da gravidade local.
Princípio de Stevin
A equação, conhecida como lei de Stevin, foi publicada em 1586 pelo autor físico Simão Stevin, e permite calcular a pressão de um líquido em repouso, estando com sua superfície livre em contato com a atmosfera.
A lei determina que a pressão hidrostática não depende da área de contato do líquido. Apesar de recipientes terem bases com áreas diferentes, como os da imagem abaixo, as bases são submetidas a mesma pressão uma vez que os dois líquidos estão com a mesma altura.
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A expressão matemática usada para determinar a pressão hidrostática é:
P = P atm + ugh
Sendo que:
P é a pressão em um certo ponto do líquido
P atm é a pressão atmosférica
u é a massa específica
g é a aceleração da gravidade
h é a profundidade do ponto de pressão P.
Ainda de acordo com Stevin, “em um líquido em equilíbrio, as pressões são iguais em todos os pontos da mesma horizontal”.
Pressão atmosférica
Na Terra, todos os corpos estão envoltos em ar e, como todos os fluídos, ele causa uma pressão nos corpos imersos nele. Mais comumente expressa em Pa (N/m²), a pressão atmosférica pode ser expressa ainda em outras unidades como atmosfera (atm), milímetros de mercúrio (mmHg) ou metros de coluna de água (mca).
1atm = 101325 Pa = 10,2 mca = 760 mmHg
Princípio de Pascal
Quando há acréscimo de pressão exercida em qualquer ponto de um fluído, essa pressão será transmitida para todo ele. Esse princípio é usado para construir e dimensionar macacos e prensas hidráulicas, por exemplo.
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A pressão é igual em todos os pontos e, supondo que a área do pistão da direita é cinco vezes maior que a da esquerda, tem-se que:
Uma força F1, segundo o exemplo, será amplificada (F2) cinco vezes. Essa é a versão hidráulica da alavanca mecânica concebida por Arquimedes.
Princípio de Arquimedes
Segundo Arquimedes, “a força de empuxo de um corpo imerso em fluído é igual ao peso do fluído deslocado”. Essa é a definição a força de Empuxo gerada por um corpo imerso em um fluído.
P = P atm + ugh
Sendo que:
P é a pressão em um certo ponto do líquido
P atm é a pressão atmosférica
u é a massa específica
g é a aceleração da gravidade
h é a profundidade do ponto de pressão P.
Quando o empuxo é maior que a força peso do corpo, a tendência é que o corpo suba com aceleração. Caso o peso seja maior que o empuxo, a tendência é que o corpo desça com aceleração e quando o empuxo é igual à força peso, o corpo tenderá a permanecer parado.
