UNIDADE X: HIDROSTÁTICA

UNIDADE X: HIDROSTÁTICA

10.1- Definição:

Hidrostática é o ramo da Física que estuda as propriedades relacionadas aos líquidos em equilíbrio estático; tais propriedades podem ser estendidas aos fluidos de um modo geral.

Supõe-se, nos estudos deste capítulo, que o líquido seja incompressível, com volume definido, sem viscosidade e não aderente à superfície do recipiente que o contenha.

10.2- Fluido: Denominamos fluidos os corpos que não têm forma própria. Quando encerrados num recipiente, os fluidos adquirem a forma do recipiente. Os líquidos e os gases são considerados fluidos.

Os líquidos têm volume praticamente invariável. Quando se transfere água de um recipiente para outro, seu volume permanece o mesmo.

Os gases têm volume variável, ocupando totalmente o recipiente que o contém.

10.3- Densidade: Se tivermos um corpo de massa m e volume v, definimos sua densidade  através da relação:

A unidade de densidade no Sistema Internacional de unidades é o kg/m3 . No entanto, usualmente são utilizados o g/cm3 e o kg/l , que são unidades equivalentes. Por exemplo, a densidade da água vale: d = 1 000 kg/m3 = 1 kg/l = 1 g/cm3.

Se o corpo for homogêneo, pode-se usar o termo massa específica ou densidade absoluta como sinônimo de densidade.

Tabela 1

Densidade de alguns materiais

materiais

densidade (kg/3)

ar (20ºC e 1 atm)

1,2

gelo

0,92 . 103

água

1,0 . 103

alumínio

2,7 . 103

ferro

7,6 . 103

mercúrio

13,6 . 103

ouro

19,3 . 103

platina

21,4 . 103

EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM:

1) Um determinado óleo tem densidade de 0,80 g/cm3. Converta essa media para o S.I.

R: 8,0 . 102 kg/m3

2) Uma amostra de ouro tem 38,6 g de massa e 2 cm3 de volume. Outra amostra, esta de ferro, tem massa de 78 g e volume de 10 cm3.

a) Determine as densidades do ouro e do ferro.

b) Dois corpos, maciços e homogêneos, de ouro e de ferro, respectivamente iguais, têm volumes iguais. Qual apresenta maior massa?

c) Dois corpos, maciços e homogêneos, de ouro e de ferro, respectivamente, têm massas iguais. Qual apresenta maior volume?

R: a) douro= 19,3 g/cm3 e dferro= 7,8 g/cm3 b) ouro c) ferro

03) Um cubo de massa m = 200 g tem aresta a = 10 cm. Expresse sua densidade em unidades do S.I. e C.G.S.

R: d = 0,2 g/cm3 e 200 kg/m3

10.3.1- Densidade Relativa:

Dadas duas substâncias A e B, de densidades absolutas dA e dB , respectivamente, definimos densidade da substância A em relação à substância B (dA,B) através da relação:

Observe que o resultado final não pode apresentar unidades, ou seja, a grandeza densidade relativa é adimensional e constitui uma forma de compararmos a densidade de duas substâncias distintas.

EXERCÍCIO DE APRENDIZAGEM:

04) Determine a densidade relativa entre o ferro e a água. Consulte a tabela.

R: dFe , H2o = 7,6

10.4 - Pressão:

Considere a ação de polimento de um automóvel. Suponha que neste trabalho esteja sendo aplicada uma força F constante, esfregando-se a palma da mão sobre a superfície do carro. (Figura 1)

Imagine, agora, que se deseja eliminar uma mancha bastante pequena existente no veículo. Nesta ação esfregam-se apenas as pontas dos dedos na região da mancha, a fim de aumentar o “poder de remoção” da mancha.(figura 2)

Nos dois casos, a força aplicada F foi a mesma, porém os resultados obtidos no trabalho foram diferentes. Isto acontece por que o efeito do “polimento” depende não apenas da força que a mão exerce sobre o carro, mas também da área de aplicação.

A grandeza que relaciona a força F aplicada com a área “A” de aplicação denomina-se “pressão”.