1ªEJA FASEFÍSICA PROF.ª RISÔLDA FARIAS

PROF. NELSON BEZERRA

Unidade IIIEnergia: conservação e transformação

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 12.2Conteúdo

• Conceitos de empuxo e Princípio de Arquimedes e Pascal

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Habilidade • Conhecer o teorema de Pascal e o empuxo, suas

aplicações práticas, bem como resolver problemas de hidrostática utilizando esse conceito.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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HidrostáticaA Hidrostática é a parte da Física que estuda os fluidos (tanto líquidos como os gasosos) em repouso, ou seja, que não estejam em escoamento (movimento).

REVISÃO

5

PressãoEm uma superfície de área A, em que estão aplicadas forças de resultante perpendicular F, a pressão sobre essa superfície pode ser definida por:

Sendo:p = Pressão (Pa)F = módulo da Força (N)A = Área de contato (m²)

FP =A

A

F

REVISÃO

6

DensidadeA relação entre a massa do corpo e seu volume determina a densidade. A unidade de densidade é g/cm³.

md =v

REVISÃO

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Na aula de hoje iremos estudar o Empuxo e o princípio de Pascal.

REVISÃO

8

Quando estamos imersos na água, de uma piscina por exemplo, temos a sensação de estarmos mais leves. Qual o motivo de isso acontecer?

DESAFIO DO DIA

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Quando aplicamos uma força a um líquido, a pressão causada se distribui integralmente e igualmente em todas as direções e sentidos.

AULA

10

Pelo teorema de Stevin, sabemos que:∆p = d . g . ∆h

Então, considerando dois pontos, A e B:PA - PB = d . g . h

Ao aplicarmos uma força qualquer, as pressões no ponto A e B sofrerão um acréscimo:

P’A = PA + ∆PA

P’B = PB + ∆PB

AULA

11

Se o líquido em questão for ideal, ele não sofrerá compressão, então a distância h será a mesma após a aplicação da força.Assim:

∆PA = ∆PB

AULA

12

Teorema de Pascal“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.”

AULA

13

Prensa hidráulicaUma das principais aplicações do teorema de Pascal é a prensa hidráulica.

AULA

14

Esta máquina consiste em dois cilindros de raios diferentes A e B, interligados por um tubo, no seu interior existe um líquido que sustenta dois êmbolos de áreas diferentes S1 e S2.

AULA

15

Se aplicarmos uma força de intensidade F no êmbolo de área S1 , exercermos um acréscimo de pressão sobre o líquido dado por:

F∆p = S1

AULA

16

Pelo teorema de Pascal, sabemos que este acréscimo de pressão será transmitido integralmente a todos os pontos do líquido, inclusive ao êmbolo de área S2 , porém transmitindo uma força diferente da aplicada:

F’∆p = S2

AULA

17

Como o acréscimo de pressão é igual para ambas as expressões podemos igualá-las:

F’F = S2S1

AULA

18

Exemplo:Considere o sistema a seguir:Dados:F = 12NS1 = 0,1m2

S2 = 1m2

Qual a força transmitida ao êmbolo maior?

S1

S2

AULA

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Solução:

PREVIEW

F’

F’

F’

F

12

12.1

=

=

=

120 N = F’

S2

1

S1

0,1

0,1

AULA

20

EmpuxoAo entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E .

AULA

21

O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).

AULA

22

Princípio de ArquimedesFoi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.

AULA

23

Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto a este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo.

AULA

24

Assim:E = PFD =mFD . gE = dF . VFD . gonde:

E = Empuxo (N)dF = Densidade do fluido (kg/m³)VFD = Volume do fluido deslocado (m³)g = Aceleração da gravidade (m/s²)

AULA

25

Exemplo:Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56 g/cm³. Dentro do líquido encontra-se um corpo de volume 1000 cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? Dado g=10 m/s²

AULA

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SoluçãoVFD = 1000 cm3 = 0,001 m3 = 10-3 m3

dF = 2,56

g = 10 m/s2

E = dF. VFD . GE = 2,56 . 103 . 10-3. 10 = 25,6N

10-3 kg 1cm3. 2,56.103 kg/m3g . .

1g 10-6 m3cm3

AULA

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1. Numa prensa hidráulica, o êmbolo menor tem área de 10 cm2 enquanto o êmbolo maior tem sua área de 100 cm2. Quando uma força de 5N é aplicada no êmbolo menor, o êmbolo maior move-se. Qual é a força que deve ser aplicada sobre o êmbolo maior?

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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2. Em um recipiente há um líquido de densidade 2,40 g/cm³. Dentro do líquido encontra-se um corpo de volume 500 cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? Dado g=10 m/s²

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Gabarito da DLI

F1

5

F2

F2 = 50N

F2

F

E = d . V . gE = 2,4 . 103 . 5,0 . 10-4 . 10E = 12N

500

=

=

=

A1

10

A2

100

10

INTERATIVIDADE

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HidrostáticaA Hidrostática é a parte da Física que estuda os fluidos (tanto líquidos como os gasosos) em repouso, ou seja, que não estejam em escoamento (movimento).

RESUMO DO DIA

31

HidrostáticaA Hidrostática (ou Fluidostática) refere-se aos fluidos em repouso, precisamos conhecer duas grandezas: a pressão e a densidade.

RESUMO DO DIA

32

PressãoPortanto, em uma superfície de área A, em que estão aplicadas forças de resultante perpendicular F, a pressão sobre essa superfície pode ser definida por:

Sendo:p = Pressão (Pa)F = módulo da Força (N)A = Área de contato (m²)

FP =A

A

F

RESUMO DO DIA

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DensidadeA densidade (ou massa específica) é a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material (sólido, líquido ou gasoso). Matematicamente, a expressão usada para calcular a densidade é dada por:

A relação entre a massa do corpo e seu volume determina a densidade. A unidade de densidade é g/cm³.

md =v

RESUMO DO DIA

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Aula 12.2

Quando aplicamos uma força a um líquido, a pressão causada se distribui integralmente e igualmente em todas as direções e sentidos.

RESUMO DO DIA

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Teorema de Pascal“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.”

RESUMO DO DIA

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Prensa hidráulicaUma das principais aplicações do teorema de Pascal é a prensa hidráulica.

RESUMO DO DIA

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EmpuxoAo entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E .A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).

RESUMO DO DIA

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Princípio de ArquimedesArquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto a este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo.

RESUMO DO DIA

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Assim:E = PFD =mFD . gE = dF . VFD . gonde:

E = Empuxo (N)dF = Densidade do fluido (kg/m³)VFD = Volume do fluido deslocado (m³)g = Aceleração da gravidade (m/s²)

RESUMO DO DIA

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Desafio do dia

DESAFIO DO DIA

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Um menino toma um suco, com auxílio de um canudinho. Como se explica a subida do suco no interior do canudo?

DESAFIO DO DIA

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Quando estamos imersos na água, de uma piscina por exemplo, temos a sensação de estarmos mais leves. Qual o motivo de isso acontecer?

DESAFIO DO DIA

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