Líquido

Introdução

Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos e os gases aqui analisados.

Os fluidos compartilham a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir (também descrita como a habilidade de tomar a forma de seus recipientes). Estas propriedade são tipicamente em decorrência da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático. Enquanto em um sólido, a resistência é função da deformação, em um fluido a resistência é uma função da razão de deformação.

A densidade, conhecida como massa específica, é uma importante grandeza que mede a distribuição da massa de um corpo num determinado volume. Essa medida é feita da razão entre a massa e o volume do corpo sendo sua unidade no SI é o Kg/m3:

D = M/V

A densidade informa qual o nível de compactação da substancia que forma um determinado corpo. A pressão, por sua vez é determinada através do quociente entre a força aplicada perpendicularmente num corpo e a área sobre a qual ela atua sendo sua unidade no SI é o Newton por metro quadrado, que recebe o nome de Pascal (Pa):

P = T/A

Assim quando submerso nos fluidos, para calcular a densidade dos próprios usaremos os conceitos do Principio de Arquimedes.

O Principio de Arquimedes diz que todo corpo quando totalmente ou parcialmente submerso num fluido sofre uma ação de uma força vertical para cima, a essa força é dado o nome de empuxo.

A força de empuxo é calculada através do produto entre a massa do fluido deslocado pelo objeto e a força da gravidade carregando a unidade em Newton (N):

Fe = Ml.g

Existem três maneiras do corpo permanecer em relação aos fluidos: flutuando na superfície, flutuando totalmente submerso e afundado.

Quando o corpo encontra-se flutuando na superfície de um fluido temos que a densidade do objeto é menor que a densidade do fluido, ou seja, força do objeto menor que a de empuxo desenvolvido pelo fluido:

Fe > Fp

Mas quando o corpo flutua no interior do fluido dizemos que naquele ponto onde encontra-se o objeto a força peso é igual a força de empuxo:

Fe = Fp

Em suma, quando o corpo permanece afundado no recipiente contendo o fluido tem-se que a força peso do objeto é maior que a força de empuxo naquele ponto, assim fazendo o objeto até tocar o fundo do recipiente:

Fe < Fp

Para saber qual das três situações irá ocorrer, devemos enunciar o principio de Arquimedes:

Todo corpo mergulhado num fluido (liquido ou gás) sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Seja Vf o volume de fluido deslocado pelo corpo. Então a massa do fluido deslocado é dada por:

[1]

Onde ρf é a densidade do fluido.

A intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa deslocada:

[2]

Quando um corpo mais denso que um liquido é totalmente imerso nesse liquido, observamos que o valor do seu peso, desse liquido é aparentemente menor do que no ar. A diferença entre o valor do peso real e do peso aparente ao empuxo exercido pelo liquido:

[3]

Tem-se