O que é ?
A hidrostática é a parte da física que estuda os líquidos e os gases em repouso, sob ação de um campo gravitacional constante, como ocorre quando estamos na superfície da Terra.
As leis que regem a hidrostática estão presentes no nosso dia-a-dia, por exemplo, na água que sai da torneira das nossas residências, nas represas das hidrelétricas que geram a energia elétrica que utilizamos e na pressão que o ar está exercendo sobre nós.
Ao estudar hidrostática é de suma importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, empuxo e o Princípio Fundamental da Hidrostática.
Para entender essas leis, é preciso compreender primeiramente o conceito de pressão.
Pressão
Pressão é um dos conceitos mais importantes para desenvolver o estudo da hidrostática.
De acordo com o Sistema Internacional de Pesos e Medidas, a unidade de medida da pressão é o pascal (pa), mas é muito comum usar-se também a atmosfera (atm)e o milímetro de mercúrio (mmHg).
Pressão hidrostática
Ao mergulharmos em uma piscina, a água irá exercer uma pressão sobre nós. Quanto mais fundo mergulharmos, maior será essa pressão.
Agora, imagine que o líquido contido pela piscina não seja água, mas outro mais denso.
Nessa situação, a pressão vai aumentar, pois o peso do líquido sobre nós também será maior. E, se estamos falando de peso, é porque a força da gravidade, que o compõe, influencia a pressão exercida pelo líquido, também chamada de pressão hidrostática.
A partir disso, é possível concluir que a pressão hidrostática depende da profundidade, da densidade do líquido e da gravidade local.
A pressão hidrostática é determinada pela seguinte expressão matemática:
Onde:
d é a densidade do liquido
g é a aceleração da gravidade
h é a profundidade
Pressão atmosférica
Quando falamos em presão atmosférica, estamos insinuando a pressão exercida pelo peso de ar que paira sobre nós. O ar na atmosfera alcança uma altura enorme. Logo, mesmo que a sua densidade seja baixa, ele ainda exerce uma grande pressão:
Pressão atmosférica no nível do mar: 1,013 x 105 Pa [1.3]
Ou seja, a atmosfera exerce uma força de cerca de 1,0 x 105 N em cada metro quadrado na superfície da terra! Isto é um valor muito grande, mas não é notado porque existe geralmente ar tanto dentro quanto fora dos objetos, de modo que as forças exercidas pela atmosfera em cada lado do objeto são contrabalançadas. Sómente quando existem diferenças de pressão em ambos os lados é que a pressão atmosférica se torna importante.
Um bom exemplo é quando se bebe utilizando um canudo: a pressão é reduzida no alto do canudo, e a atmosfera empurra o líquido através do canudo até a boca.
Conceito Pressão e fenômenos físicos
O conceito de pressão nos permite entender muitos dos fenômenos físicos que nos rodeiam. Por exemplo, para cortar um pedaço de pão, utilizamos o lado afiado da faca (menor área), pois, para uma mesma força, quanto menor a área, maior a pressão produzida.
Experimentos – Curiosidades :
Pressão hidrostática | ||
Material | Compostos | |
Procedimento 1. Corta o topo da garrafa de plástico. 2. Faz três buracos na garrafa com a ajuda da agulha. (os buracos não devem estar sobre uma mesma direcção. Isto porque, quando deixar de sair o jacto do primeiro buraco, a água que sai deste pode influenciar os outros jactos posteriores) 3. Adiciona groselha à água. (a adição de groselha à água é feita para tornar mais fácil a visualização do efeito) 4. Enche a garrafa de água com groselha. 5. Observa a variação da intensidade dos jactos de água consoante a sua altura. | ||
O porquê? A intensidade dos jactos de água varia com a profundidade. Esta experiência lembra um dos problemas dos mergulhadores. Um mergulhador que desça até uma profundidade apreciável, quando vem à superfície, tem de ir para uma câmara de despressurização. Se não o fizer sujeita-se a morrer porque o corpo humano não aguenta variações de pressão tão elevadas. Quando mergulhamos debaixo de água, a pressão aumenta com a profundidade, à medida que aumenta o peso de água que empurra o nosso corpo. Este principio, da pressão hidrostática, é demonstrado pela equação seguinte: onde P0 é a pressão atmosférica, a densidade da água, g a gravidade, h a profundidade e P a pressão sentida a essa profundidade. A variação da pressão hidrostática com a profundidade é demonstrada pela experiência realizada. Os buracos mais baixos dão um jacto de água mais forte do que os de cima. À medida que o nível de líquido vai baixando, a intensidade de todos os jactos vai baixando. Esta experiência serve como prova de que a pressão num líquido aumenta com a profundidade. | ||
2ª) Se você encher um copo de água e colocar um papel tampando sua boca e emborcar o copo de cabeça para baixo, o papel não cairá, segurando a coluna de água dentro do copo. Isso acontece porque a pressão atmosférica é maior que a pressão da coluna de água, fazendo com que surja uma força vertical para cima que sustenta o papel.
3ª) Para que o azeite saia com facilidade da lata, você deve fazer dois furos na lata. Um para o azeite escoar e o outro para que a pressão atmosférica empurre o azeite para baixo. Se você fizer um furo apenas, acontecerá a mesma coisa que aconteceu com o copo de água na experiência anterior. A pressão atmosférica sendo maior que a coluna de azeite dentro da lata, não deixará o azeite escoar.
