Hidrostatico

ETAPA1

PASSO 1

Introdução

Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, assim por razões históricas se mantém este nome.

Conceitos

Fluidos:

Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à ação e pequenas forças.

A palavra fluido pode designar tanto líquidos quanto gases. Ao estudar hidrostática é de suma importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, empuxo e o Princípio Fundamental da Hidrostática.

Por fluido entendemos a matéria em condições de exibir movimento relativo entre as partes que a compõem. Gases e líquidos são exemplos de fluidos. Os fluidos têm a forma do recipiente que ocupam e, portanto, não mantêm a forma. Quando sob a ação de forças, ou melhor, pressão, os fluidos escoam com facilidade. O movimento dos fluidos é estudado a partir da sua velocidade em cada um dos seus pontos e da sua densidade. Em vez de considerarmos as forças que atuam sobre cada partícula do fluido, preferimos introduzir o conceito de pressão.

O coeficiente, número ou módulo de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluidos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro hidráulico irlandês.

O seu significado físico é um quociente de forças: forças de inércia (vρ) entre forças de viscosidade (μ/D). É expressado como

Onde:

v - velocidade média do fluído

D - longitude característica do fluxo, o diâmetro para o fluxo no tubo

μ - viscosidade dinâmica do fluído

ρ - massa específica do fluído

A grande importância do número de Reynolds é que permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade do fluxo) e pode indicar se flui de forma laminar ou turbulento. Para o caso de um fluxo de água num tubo cilíndrico, admite-se os valores de 2.000 e 3.000 como limites. Dessa forma, para valores menores que 2.000 o fluxo será laminar e para valores maiores que 3.000 o fluxo será turbulento. Entre estes dois valores o fluxo é considerado como de transição.

O número de Reynolds constitui a base do comportamento de sistemas reais, pelo uso de modelos físicos reduzidos

Densidade:

A densidade ( )ou massa específica é uma propriedade importante de um fluido. Ela é obtida como o quociente entre a quantidade de massa m e o volume v que essa quantidade ocupa.

Quando dizemos, por exemplo, que a densidade da água é de 1kg/l, isto significa que, num litro de água, encontraremos uma quantidade de água cuja massa é de 1kg.

A densidade informa se a substância do qual é feito um determinado corpo é mais ou menos compacta. Os corpos que possuem muita massa em pequeno volume, como é o caso do ouro e da platina, apresentam grande densidade. Já os corpos que possuem pequena massa em grande volume, como é o caso do isopor, apresentam pequena densidade. A unidade de densidade mais usada é 1g/cm3. Para a água temos que a sua densidade é igual a 1g/cm3, ou seja, 1cm3 de água tem massa de 1g. Apesar de esta unidade ser a mais usada, no SI (sistema Internacional de Unidades) a unidade de densidade é 1kg/m3.

Densidade relativa

Às vezes torna-se conveniente falar da densidade relativa de uma substância. A densidade relativa ( ) é a razão entre a densidade da substância e a densidade da água:

Peso específico.

Define-se peso específico como a razão entre o peso da substância em módulo e o seu volume. Portanto, o peso específico é o produto entre a densidade e a aceleração da gravidade.

Pressão:

Consideremos