Resumo de Hidrostática - Física

Densidade

A densidade de um corpo (no caso um líquido) pode ser definida como sendo a grandeza física que fornece a quantidade de massa (matéria) de que está concentrada num determinado volume. Chamando de m a quantidade de massa contida em certo volume, a expressão matemática da densidade é:

No SI (Sistema Internacional) a unidade de densidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m³), mas são usados também o grama por centímetro cúbico (g/cm³) e o quilograma por litro (kg/L).

Pressão

Seja uma força F aplicada sobre uma superfície de área. A pressão exercida pela força sobre a área é fornecida pela expressão:

A unidade de pressão no SI é o Newton por metro quadrado (N/m²) também denominado de pascal (Pa). Outra unidade de pressão muito utilizada é a atmosfera (atm) que equivale a 10⁵ Pa.

Teorema de Stevin

Dois pontos na mesma horizontal de um mesmo fluido em equilíbrio têm a mesma pressão.

Pressão Hidrostática

Devido ao peso do liquido acumulado sobre uma superfície, ele exercerá uma pressão sobre esta:

 = densidade kg/m³ (ou g/cm³)

 = aceleração da gravidade

 = altura (metro)

Em caso de a coluna estar exposta à atmosfera aberta, então a pressão total (ou absoluta) sobre o ponto imerso sob a coluna será:

Experiência

Torricelli determinou a pressão atmosférica ao nível do mar. Ele usou um tubo de um metro, cheio de mercúrio (Hg), com a extremidade superior fechada. Tampou a extremidade aberta do tubo e a introduziu no mercúrio.  Observou que após destampar o tubo, o nível de mercúrio desceu e estabilizou na marca 76 cm.

Assim, a pressão exercida pela coluna de mercúrio foi equilibrada com a pressão exercida pelo ar (pressão atmosférica). Torricelli concluiu que a pressão atmosférica equivale à pressão exercida por uma coluna de 76 cm de mercúrio (cmHg).

Teorema de Pascal

O acréscimo de pressão dado a um ponto transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido que estejam na mesma altura.

Prensa Hidráulica

Vasos Comunicantes

Em consequência do teorema de Stevin, têm-se os vasos comunicantes. Colocando-se um líquido em recipientes de formas diferentes, cujas bases sejam ligadas entre si, observa-se que, estabelecido o equilíbrio, todos os vasos apresentam a mesma altura de líquido.

Num sistema de vasos comunicantes, qualquer que seja a capacidade e forma de cada um dos vasos ou a sua posição relativa, supondo-os abertos, as superfícies livres do líquido, ficam situadas, em todos eles, ao mesmo nível.

Teorema de Arquimedes

Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num líquido recebe uma força vertical, de baixo para cima, denominada empuxo, cujo módulo é igual ao peso da porção de líquido deslocada pelo corpo.  O empuxo se deve à diferença das pressões exercidas pelo fluido (líquido ou gás) nas superfícies em todas as direções. Como a pressão aumenta com a profundidade, as forças aplicadas pelo fluido na face inferior do corpo são maiores que as exercidas na face superior.

Onde:

= Volume do líquido deslocado (m³)

= densidade (kg/m³)

 = aceleração da gravidade (10 m/s²)