Quando A Densidade Do Fluido Aumenta O Peso?
Este roteiro de estudos de física apresenta os principais conceitos envolvidos no estudo da hidrostática, ou seja, o ramo da física que se dedica ao estudo das propriedades de um fluido em repouso (em equilíbrio, estático ou dinâmico). Após indicação de leitura, algumas questões sobre o material sugerido são feitas, visando a maior fixação do conteúdo. O material também conta com algumas sugestões de vídeos (possibilitando a ampliação dos estudos e o aprofundamento acerca de determinados tópicos). Na última etapa, há exercícios resolvidos.
Estude também:
A hidrostática é a área da Física que estuda os fluidos em repouso, tanto em estado líquido como gasoso. Para isso, ela utiliza dois conceitos muito importantes: densidade e pressão.
Ao nível do mar, a altura do tubo de mercúrio é de aproximadamente 76cm (760mm). O uso do mercúrio nos barômetros é tão comum que, para efeito prático, passou a ser utilizado como unidade de medida de pressão. Assim, referimo-nos à pressão como dado pelo número de milímetros de mercúrio. Um milímetro de mercúrio corresponde a uma pressão de 1 torricelli (1 torr).
Ao colocar um objeto em um copo de água que estava cheio, ele observou que uma parte da água transbordava (volume deslocado). O peso desse volume deslocado é igual ao empuxo. Sendo assim, temos a seguinte fórmula:
Resolução
Blaise Pascal, matemático francês do século XVII, determinou que uma pressão aplicada a qualquer ponto de um líquido ideal (ou seja, de que se desconsidere sua compressibilidade e viscosidade) em equilíbrio é transmitida a todos os seus pontos, incluindo as paredes do vaso onde ele está. Isso garante que a Hidrostática tenha várias aplicações cotidianas, como:
Leia os textos propostos, sempre buscando as respostas para cada uma das perguntas. Se aparecerem mais dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aumentar ainda mais sua pesquisa. Após as leituras de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu aprendizado.
Hidrostática é a área da Física que estuda os fluidos que estão em repouso. Isso significa que esse ramo da Física se encarrega de estudar certas características dos líquidos e dos gases. Dentre essas características, as principais são: a densidade, a pressão e o empuxo.
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Note que há uma subtração entre o peso (P) e o empuxo (E). Isso acontece porque as forças estão orientadas em direções contrárias. Ou seja, o peso está orientado para baixo e o empuxo está orientado para cima.
Uma das propriedades mais interessantes de um líquido, e que acaba resultando em aplicações úteis, é que, quando aumentamos a pressão sobre a sua superfície superior, o aumento da pressão se transmite a todos os pontos do fluido. Este fato é conhecido como Princípio de Pascal.
Pressão hidrostática
Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), a massa é medida em quilogramas (Kg), o volume em metros cúbicos (m³) e a densidade em quilogramas por metro cúbico (Kg/m³). Caso em algum exercício sejam encontrados esses termos com outras medidas, o ideal é converter para as unidades do SI.
“A diferença da pressão entre dois pontos A e B de um líquido, situados em níveis diferentes, se deve à pressão exercida pela coluna líquida compreendida entre os níveis determinados por A e B.”
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A pressão hidrostática mede a força por unidade de área que um fluido em repouso é capaz de exercer contra uma superfície. É a pressão exercida por uma coluna de um fluido em repouso.
Segundo o SI, a unidade do empuxo é Newton (N), da densidade é quilograma por metro cúbico (Kg/m³), do volume é metro cúbico (m³) e da aceleração da gravidade é metro por segundo ao quadrado (m/s²).
Como são exemplos de problemas resolvidos envolvendo a força de empuxo?
O peso aparente é a resultante das forças de empuxo e do peso do corpo. Quando estamos na piscina, há a sensação de que estamos mais leves. Isso acontece porque a força de empuxo está nos empurrando para cima. Enquanto isso, a força peso nos puxa para baixo.
Dizemos que a pressão não é uma grandeza vetorial, que segue uma direção definida, pois ela se espalha por todo o fluido. Ela é escalar, porque aumenta conforme a altura do ponto considerado: quanto mais ao fundo, maior quantidade de pressão ele terá sobre si. Isto fica mais fácil de entender levando em conta a pressão que sofre a própria Terra, que é a pressão atmosférica, resultado da mistura de gases que forma a atmosfera sob a qual estamos. A superfície do mar é definida como o ponto zero na escala de pressão. Ao mergulhar no mar, conforme você vai descendo, vai sofrendo mais pressão, porque, além da pressão atmosférica, há mais massa de água sobre o seu corpo. Mas, se escalar uma montanha, vai sentir a pressão diminuir, porque vai ficar sob menos fluido.
A pressão hidrostática relaciona a força por unidade de área que atua sobre um corpo, o qual está imerso em um fluido. A pressão hidrostática depende da aceleração gravitacional, da densidade do fluido e da profundidade que o corpo se encontra.
Palavras-chave:
O empuxo exercido por um fluido não depende do peso do corpo nem de sua densidade. Porém, essa grandeza depende da densidade do próprio fluido, da aceleração da gravidade e do volume de fluido deslocado.
A partir dessa equação é possível tirar algumas conclusões. Dessa forma, dois pontos que estão à mesma altura, têm a mesma pressão. Além disso, a pressão aumenta com a profundidade. Por fim, um fluido em equilíbrio possui uma superfície horizontal.
O empuxo é a força resultante exercida sobre o corpo por um fluido. Desse modo, como tem sentido contrário à força e peso, ele tem a característica de dar sensação de leveza ao objeto.
3ª Etapa: Cheque seus conhecimentos
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
Note que o volume e a densidade são inversamente proporcionais. Além disso, a massa e a densidade são diretamente proporcionais. Com isso, se o volume aumenta, a densidade diminui. Logo, se a massa aumenta, a densidade também aumenta.
Vamos ver o movimento dos Fluidos. Por fluido entende-se a matéria em condições de exibir movimento relativo entre as partes que a compõem. Gases e líquidos são exemplos de fluidos. Os fluidos têm a forma do recipiente que ocupam e, portanto, não mantêm a forma. Quando estão sob a ação de forças, ou melhor, pressão, os fluidos escoam com facilidade.
Quanto maior a força maior a pressão?
Pressão (P) é a força (F) exercida sobre um objeto dividida pela área (A) da superfície sobre a qual a força age. P e A são inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior a área menor será a pressão, e vice-versa.
Por que a pressão embaixo da água é maior que a pressão atmosférica?
Para um objeto flutuante, a parte que fica acima da superfície está sob a pressão atmosférica, enquanto que a parte que está abaixo da superfície está sob uma pressão maior porque ela está em contato com uma certa profundidade do fluido, e a pressão aumenta com a profundidade.
O que acontece se mergulharmos muito fundo?
Dependendo do tempo de mergulho e da profundidade, parte do nitrogênio presente no sangue do mergulhador passa a ficar em estado líquido. Caso o mergulhador suba rápido demais à superfície, esse nitrogênio muda de forma súbita novamente para o gasoso, formando bolhas, o que pode causar embolias.
Por que é perigoso mergulhar a grandes profundidades?
Quando vc atinge profundidades maiores, as cavidades aéreas sofrem grandes forças compressivas. Normalmente se o volume é reduzido até o volume pulmonar residual por volta de 1.
Quando ocorre a doença da descompressão?
A doença da descompressão ocorre quando rápida redução da pressão (p. ex., durante a subida de um mergulho, saída de uma cápsula ou câmara hiperbárica ou subida para altitude) causa gás previamente dissolvido em sangue ou tecidos para formar bolhas nos vasos sanguíneos.
Como funciona a descompressão no corpo humano?
Quando se diagnostica uma descompressão, é preciso fazer uma recompressão numa câmara de alta pressão. Nesse aparelho, a pressão é aumentada gradativamente, visando comprimir e dissolver as bolhas de ar. Desta forma, o fluxo sanguíneo volta ao normal, bem como a distribuição de oxigênio no organismo.
O que é Baropatia?
As Doenças descompressivas (DCS – Decompression sickness) ou baropatias são ocasionadas de forma letal e causadas pela formação de bolhas de nitrogênio (N2) que se formam no sangue e em outros tecidos do corpo quando o mergulhador emerge rapidamente do mergulho.
Quais problemas podem acontecer no corpo se tivermos um acúmulo de nitrogênio?
O aumento tem sérias implicações para as mudanças climáticas, uma vez que o nitrogênio em excesso aumenta a atividade biológica marinha e a absorção de dióxido de carbono, o que, por sua vez, leva à produção de mais óxido nitroso, considerado ainda mais prejudicial ao aquecimento global do que o metano ou o próprio ...
Em que situação a pressão é maior quando está a 5 metros de profundidade ou a 10 metros de profundidade?
Quanto mais o mergulhador se afasta da última camada da atmosfera, maior é a pressão exercida sobre ele. Como quando o mergulhador está a 10 m de profundidade ele está mais afastado do que a 5 m, a pressão será maior nessa profundidade. Resposta: Quando está a 10 m de profundidade.
Qual é a pressão exercida sobre um mergulhador a 20 metros de profundidade?
Em uma profundidade de 20 m, a pressão sobre o mergulhador terá aumentado 2 atm. Somando isso à pressão atmosférica presente na superfície da água, o mergulhador estará sujeito a um total de 3 atm. Como cada atm corresponde a 760 mmHg, a pressão sobre ele será igual a 3 vezes 760 mmHg = 2280 mmHg.
Qual a melhor altitude para se viver?
Quem vivia em altitudes entre 457 metros e 2.
Qual a relação entre temperatura e pressão?
Quanto menor for a pressão atmosférica, mais rapidamente essa igualdade acontecerá e menor será a temperatura da água para que ocorra. Sabemos que quando a pressão atmosférica é de 1 atm, a água entra em ebulição a 100°C mas, se diminuirmos a pressão, ela ferverá a uma temperatura menor, nunca atingindo os 100°C.