SUPERLIGA apostila aula 3 2019 Física

Apostila 3
Ciências da
Natureza -

Física

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AULA 3 – FÍSICA

HIDROSTÁTICA

Os estudos da hidrostática estão focados no
comportamento dos fluidos, nome dado a
substâncias que são capazes de escoar ou fluir.
Essas substâncias são definidas a partir de
quatro grandezas: volume, massa, pressão e
densidade.
As grandezas volume e massa podem ser
definidas por:
 Volume: entende-se pelo espaço ocupado

por um fluido. É comumente utilizado para
medir líquidos ou gases.
 Massa: é a medida da inércia de um corpo, ou
seja, quanto maior a massa, maior a inércia.
A massa também pode ser entendida como a
medida da quantidade de matéria de um
corpo.
As outras grandezas citadas, serão discutidas
com maiores detalhes.

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DENSIDADE
É, basicamente, a grandeza que define a
concentração de massa de um corpo em relação
ao espaço que ele ocupa. Pode ser calculado
por:

m d – densidade do material (kg/m³)
d= V m – massa do corpo (kg)

V – volume (m³)

Ao compararmos diferentes materiais,
podemos perceber que para ocupar o mesmo
volume, cada um dos cubos da figura a seguir
tem uma massa diferente do outro, devido a sua
densidade.

Disponível em: <https://bit.ly/1idm5X2>. Acesso em: 15 abr. 2019.
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A densidade é uma propriedade dos materiais

que depende do seu estado físico e de sua

temperatura.
A unidade do SI para a densidade é o kg/m3,

porém é usual que seu valor apareça também
na unidade g/cm3. A relação matemática de

conversão entre as duas unidades é dada por:

 1000

kg/m3 g/cm3

 1000

PRESSÃO
Trata-se de uma grandeza que relaciona a força
aplicada por unidade de área. Seu valor
numérico é calculado por:

F p – pressão (Pa)
p= A F – força (N)
A – área (m³)

A pressão é uma grandeza que pode estar
associada ao comportamento de sólidos e
fluidos também. No caso de nos referirmos a
pressão de fluidos é importante lembrar que ela

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ocorre devido as colisões das moléculas com
corpos neles imersos e é dado o nome de
pressão manométrica.

TEOREMA DE STEVIN
A pressão hidrostática exercida por um fluido
depende da profundidade do ponto de
referência, da aceleração da gravidade e da
densidade do fluido em questão. Seu valor é
dado por:

p = d.g.h p – pressão (Pa)
d – densidade (kg/m³)
g – aceleração da gravidade (m/s²)
h – altura da coluna de fluido (m)

Stevin determinou que a diferença de pressão
entre dois pontos de um fluido era dada por:

Δp = d . g . Δh

Disponível em: <https://bit.ly/2IKorPU>.
Acesso em: 22 abr. 2019.

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VASOS COMUNICANTES
O estudo dos vasos
comunicantes pode ser
entendido como um
exemplo do Teorema
de Stevin. Trata-se de

Disponível em: <https://bit.ly/2RadM1W>.

uma estrutura de vasosAcesso em: 18 abr. 2019.
abertos de diferentes

formas, conectados pela base, que permite que
o fluido seja distribuído entre todos os vasos
que compõe a estrutura. O nível do líquido
distribuído na estrutura dos vasos
comunicantes fica sempre igual. Isso porque
todos os pontos que estão ao mesmo nível
ficam sujeitos a mesma pressão.
Ao utilizarmos um vaso comunicante em forma
de U com dois líquidos imiscíveis, ou seja, que
não se misturam, os líquidos tendem a
estabelecer o equilíbrio em alturas distintas nas

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colunas do vaso Disponível em: <https://bit.ly/2IzHAom>.
Acesso em: 22 abr. 2019.
comunicante. Isso

ocorre porque,

segundo o Teorema

de Stevin, a pressão

exercida na mesma

profundidade deve

ser igual. p1 = p2
Como os líquidos têm dA . g . hA = dB . g . hB
densidades distintas,

o líquido que tem dA . hA = dB . hB
maior densidade terá

uma coluna de líquido menor, para que a

igualdade seja verdadeira.

Esse é o princípio de funcionamento da

distribuição de água no sistema hidráulico

residencial, por exemplo.

PRINCÍPIO DE PASCAL
A evolução do estudo dos vasos comunicantes
resultou na apresentação de Blaise Pascal para

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o princípio que leva seu nome e pode ser
interpretado da seguinte maneira:

A variação de pressão exercida num
ponto de um líquido em equilíbrio é
distribuída igualmente em todos os
pontos desse líquido.

FUKUI, A; MOLINA, M.; SANTIAGO, V. Física – 1. ed. – São
Paulo: Edições SM, 2009. (Coleção Ser Protagonista)

Para compreendermos melhor esse princípio,

imagine um sistema em forma de U e que cada

vaso que compõe o sistema tem diâmetros

diferentes.

A força F1 exercida sobre o êmbolo A1, exerce

uma pressão no líquido, que se distribui

igualmente em

todos os pontos

até atingir o

êmbolo A2,

fazendo surgir

FUKUI, A; MOLINA, M.; SANTIAGO, V. Física – 1. ed. – uma força capaz
São Paulo: Edições SM, 2009. de equilibrar a
(Coleção Ser Protagonista) força F2. Como a

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pressão é dada pela razão entre a força e a área
de atuação e a pressão é igualmente distribuída,
temos:

F1 = F2 F – força (N)
A1 A2 A – área (m²)

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
Você já deve ter percebido que os objetos
parecem mais “leves” quando estão dentro
d’água. A explicação para esse fenômeno é
dada pelo princípio de Arquimedes, que pode
ser apresentado da seguinte forma:

Quando um corpo é mergulhado em um fluido em
equilíbrio ele fica sujeitos a ação de uma força
vertical, direcionada para cima, com intensidade
igual ao peso do volume de líquido deslocado pelo
corpo.

Essa força recebe o nome de empuxo e pode ser
calculada por:

E = mL . g
Como a massa de um líquido está associada à densidade, temos:
mL
dL = VL  mL = dL . VL 9

E = dL . VL . g E – empuxo (N )

dL – densidade do líquido (kg/m³)
VL – volume de líquido deslocado (m)
g – aceleração da gravidade (m/s²)

Como o empuxo é uma força que atua
verticalmente nos corpos submersos fazendo
parecer mais “leves”, podemos associar a essa
situação um peso aparente para os corpos. Esse
peso aparente é obtido por:

PAp = P − E PAp – peso aparente (N)
P – peso (N)
E – empuxo (N)

CURIOSIDADE

Você já se perguntou sobre como os navios,
apesar de muito pesados, não afundam?
Leia o artigo indicado no link a seguir e aprenda um
pouco mais sobre os conceitos de hidrostática.

http://parquedaciencia.blogspot.com/2013/07/por-que-os-navios-
mesmo-sendo-tao.html

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

PULIDO, M. D. Conexões com a Química – Suplemento de revisão. São Paulo: Moderna,
2015.

RAMALHO JUNIOR, F.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Os fundamentos da Física. São
Paulo: Editora Moderna, 2015 (Coleção Moderna Plus).

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USBERCO, J.; SALVADOR, E. Conecte Química geral. 2ª edição. São Paulo: Editora
Saraiva, vol. 2, 2014.
VALIO, A. B. M. et al. Ser Protagonista - Fisica, Volume 3. São Paulo: Edições SM, 2009.
CHEIDA, Luiz Eduardo. Biologia Integrada. São Paulo, Ed. FTD, 2002
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Conceitos de Biologia. São
Paulo, Ed. Moderna, 2001.
ESPÍRITO SANTO et. al. Ser Protagonista: Exemplar do professor Biologia.1. ed. São
Paulo: Edições SM, 2014.
LOPES, Sônia; ROSSO, Sérgio. Bio: volume único. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2013. PEZZI,
Antônio Carlos; GOWDAK, Demétrio Ossowski; MATTOS, Neide Simões de. Biologia:
volume único. 1. ed. São Paulo: FTD, 2010.
SILVA JÚNIOR, César da; SASSON, Sezar; CALDINI JÚNIOR, Nelson. Biologia: volume
único. 5. ed. São Paulo: Saraiva, 2011.

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