Física na agronomia

Densidade

A densidade fornece a massa (m) de um corpo por unidade de volume (V):

d = m

V

A densidade de um corpo depende de condições ambientais, tais como pressão e temperatura. Na verdade utiliza-se apenas uma convenção, pois muitos corpos variam sua pressão de um ponto para outro; a água, por exemplo, aumenta sua densidade conforme o aumento da profundidade.

Todo corpo possui uma densidade específica (μ), que é a razão entre a massa do material puro e seu volume. Sendo que se adota a densidade da água como base de todas as densidades, correspondendo a 1kg/m³ no sistema internacional (SI), porém, comumente se usa a g/cm³ que equivale. 1g/cm³ equivale a 1000kg/m³.

Existe ainda a densidade relativa (dr) que corresponde à densidade do material estudado em relação a outro, usado para comparações:

dr = d1

d2

Exemplo:

Ache a massa e o peso do ar no interior de uma sala de 3m de altura e um piso com dimensões 4mX5m. Qual seria a massa e o peso de um igual volume de água?

Dada: densidade do ar = 1,2kg/m³.

Para resolver o problema é necessário antes obter o volume da sala.

V = 3mX4mX5m => V = 60m³

Com o volume e a densidade em mãos usa-se a definição de densidade para resolver o problema

d = m => 1,2 = m => m = 72kg

V 60

Para acharmos o peso é:

P = m.g => P = 72.9,8 => P=205,6N

Em relação à água, já temos o volume e a densidade, então podemos aplicar o conceito de densidade para encontrarmos a massa

d = m => 1000 = m => m = 60000 kg

V 60

Logo o peso é

P = m.g => P = 60000.9,8 => P = 588000N

Pressão

Quando um fluido está em repouso ele exerce uma força de igual intensidade em todas as superfícies adjacentes a ele. Essa força provem da agitação das moléculas do fluido que estão em constante movimento, o contrário do que o fluido aparenta. Veja por exemplo os movimentos das partículas de um fluido gasoso dentro de um recipiente:

O movimento das partículas de gás sempre tende a expansão. Com isso é possível concluir que o volume de um gás só é limitado pelo recipiente. Como demonstrado na figura a seguir:

O número de partículas presentes nas duas garrafas é o mesmo, porém é bem visível que o gás aproveita todo o espaço disponibilizado pelo recipiente.

A pressão (P), por definição, é a força (F) aplicada por unidade de área (A):

P = F

A

O que nos dá a unidade N/m², mas chama-se de pascal (Pa) em homenagem ao pesquisador de mesmo nome. Outra unidade de medida de pressão é o atm, que significa atmosfera. Como o próprio nome sugere o atm é a medida da pressão que a atmosfera exerce na superfície terrestre, porém, como essa varia conforme o relevo, o atm se refere à pressão no nível do mar. Um atm é aproximadamente dez mil pascais. Logo:

1 N/m² = 1 Pa

1 atm = 105 Pa

Exercício resolvido

Uma pessoa de 80kg apóia-se sobre uma chapa,de massa desprezível, de 40cmX40cm, que repousa sobre uma bolsa de água. Qual a pressão média transmitida para a bolsa?

Para resolver o problema, antes de mais nada, é necessário compreender que a chapa sobre a qual a pessoa se apóia faz o peso dessa se distribuir pela área da chapa.

Para descobrir a força, sendo ela o peso da pessoa, adotaremos a gravidade (g) = 10m/s2.

P = mg => P = 80.10 => P = 800N

Agora é necessário descobrir a área. Como temos medidas em centímetro é necessário adapta-las ao SI, que pede medidas de comprimento em metro. Logo :

40cm = 0,4m

Agora se calcula a área:

A = 0,4.0,4

Finalmente utilizamos a definição de pressão para resolver o problema:

P = F =>