A FÍSICA HIDROSTÁTICA

FÍSICA

HIDROSTÁTICA

Isabelle Mendes Oliva N° 13

2° ETIM Química

Profª Luciana

Jundiaí

02/03/2020

Teorema de Arquimedes

Arquimedes (287 – 212 a.C.) nasceu em Sirucasa, uma cidade-estado da Grécia Oriental na época e que hoje é a região da Sicília. Há registros de que começou seus estudos em Alexandria, empenhando-se em buscar verdades físicas, principalmente no campo da Mecânica, onde desenvolveu grandiosas obras na engenharia bélica da época. Entre suas contribuições, é relevante citar os espelhos ustórios, a alavanca e a ideia de “gravidade específica”, que estendeu um dos principais fundamentos da hidrostática

Ele desenvolveu um teorema, atualmente conhecido como Lei do Empuxo, sendo o princípio que permite calcular, a partir da “gravidade específica”, o valor da força vertical e para cima que torna um corpo mais leve no interior de um fluido. O teorema diz: “todo corpo mergulhado num fluido recebe um impulso de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado, por esse motivo, os corpos mais densos que a água, afundam, enquanto os menos densos flutuam”.

Assim, para calcular o empuxo, temos a fórmula:

         [pic 1]             [pic 2]

 Onde:

[pic 3]= Empuxo (N)

[pic 4]= Densidade do fluido (kg/m³)

[pic 5]= Volume do fluido deslocado (m³)

g = Aceleração da gravidade (m/s²)

O princípio de Arquimedes é uma ferramenta muito útil e versátil. Pode ser útil para medir o volume de objetos irregulares, como coroas de ouro, bem como explicar os comportamentos de qualquer objeto colocado em qualquer fluido. Ele também descreve como os navios flutuam, os submarinos mergulham, os balões de ar quente voam e muitos outros exemplos. Além de ser usado em uma grande variedade de assuntos de pesquisa científica, incluindo medicina, engenharia, entomologia, engenharia e geologia.

Teorema de Stevin

Simon Stevin (1548 – 1620) foi um matemático flamengo, que começou como coletor de impostos e terminou como estudioso. Sua contribuição científica ao desenvolvimento da mecânica foi notável, mas na sua obra destacam-se três importantes publicações: Princípios de estática, uma espécie de continuação dos trabalhos de Arquimedes (teoria da alavanca, centro de gravidade dos corpos, etc., e o teorema dos planos inclinados), Aplicações de estática e Princípios de hidrostática, uma notável contribuição ao estudo desta última, entre outros assuntos, tratando sobre o deslocamento de corpos mergulhados em água e a explicação do paradoxo da hidrostática - pressão independente da forma do recipiente. Influenciado pelas teorias de Da Vince, também pesquisou o comportamento hidrostático das pressões, divulgando o princípio do paralelogramo das forças.

O princípio de Stevin diz: "A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos." Sendo representado na seguinte fórmula:

[pic 6]

Para exemplificar visualmente, tem-se um líquido qualquer de densidade d em um recipiente qualquer.

Foram escolhidos dois pontos arbitrários R e T.

[pic 7]

As pressões em Q e R são:

[pic 8] e [pic 9]

A diferença entre as pressões dos dois pontos é:

[pic 10]

Através deste teorema podemos concluir que todos os pontos a uma mesma profundidade, em um fluido homogêneo (que tem sempre a mesma densidade) estão submetidos à mesma pressão.

Como aplicação do teorema, é possível notar a pressão exercida nos ouvidos quando uma pessoa mergulha em uma piscina profunda. Essa lei também explica porque o sistema hidráulico das cidades é obtido pelas caixas d’águas, que estão situadas no ponto mais alto das casas, uma vez que precisam pegar pressão para chegar à população. Além de estar presente nos vasos comunicantes, que são um tipo de sistema, que é muito utilizado nos laboratórios para medir a pressão e a densidade (massa específica) dos fluidos.

Teorema de Pascal

Blaise Pascal (1623 - 1662) foi um filósofo, físico e matemático francês que concentrou suas pesquisas em campos como a teologia, a hidrostática, a geometria  além dos estudos das probabilidades e da análise combinatória. Em Física, estudou a mecânica dos fluidos, e esclareceu os conceitos de pressão e vácuo, ampliando o trabalho Evangelista de Torricelli. A unidade de pressão do SI recebeu o nome de Pascal em sua homenagem.

Pascal desenvolveu um princípio, que diz: "O acréscimo de pressão exercida num ponto em um líquido ideal em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém." Como a pressão é distribuída igualmente para todas as partes do fluido, tem-se que a diferença de pressão entre dois pontos quaisquer deve ser a mesma, o que nos leva à equação: