ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA O que você deve saber sobre Estática é a parte da mecânica que se ocupa dos sistemas em repouso, também chamado equilíbrio estático

ESTÁTICA E HIDROSTÁTICAESTÁTICA E HIDROSTÁTICA

O que você deve saber sobre

Estática é a parte da mecânica que se ocupa dos sistemas em repouso, também chamado equilíbrio estático. Quando o objeto analisado é um fluido (líquido ou gás), em especial a água, o estudo é conhecido como hidrostática. Neste tópico, incluem-se conceitos como o de momento de uma força, pressão e empuxo. As aplicações são variadas, indo desde estruturas que suportam a carga em edifícios e pontes a projetos de embarcações para movimento na superfície (cargueiros) e sob a água (submarinos).

I. Equilíbrio do ponto material

Quando as dimensões de um corpo não afetam seu movimento, em relação a certo referencial, ele é chamado ponto material.

Condição de equilíbrio para a luminária:

Se a luminária está em repouso, a resultante dessas três forças deve ser nula.

, em que 0 representa o vetor nulo.

ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA

II. Equilíbrio do corpo extenso

Corpo extenso: é possível executar rotações ao redor de seu centro de massa.

Momento de uma força

Para avaliar se ocorrerá a rotação, usamos a grandeza momento de

uma força F em relação ao ponto O (MF,O):

Grandeza d (braço do momento): • Se a rotação provocada por F ocorre no sentido horário, M > 0.• Se a rotação provocada por F ocorre no sentido anti-horário, M < 0.



Na figura, a barra tende a rodar em torno do ponto O em sentido anti-horário; logo, usamos a

convenção e MF,O = -F . d.

II. Equilíbrio do corpo extenso

Momento de uma força

Condições de equilíbrio do corpo extenso

III. Pressão em líquidos

Os líquidos em equilíbrio estático exercem pressão no fundo do recipiente que os contém, a qual depende apenas da altura da coluna líquida h. Pressão sobre um ponto no fundo do recipiente: p = d . g . h, em que p é a pressão hidrostática, d é a densidade do líquido, g é a aceleração da gravidade local e h é a altura da coluna líquida.

Princípio de Stevin e vasos comunicantes

A variação de pressão entre dois pontos de um líquido depende apenas da diferença de profundidade em que eles se encontram: pontos com profundidade igual sofrem pressão igual.

em que h = hB – hA


Aplicação desse princípio com dois ou mais líquidos imiscíveis:


Princípio de Stevin e vasos comunicantes


Princípio de Pascal e prensa hidráulica

Numa prensa hidráulica, êmbolos com áreas diferentes suportam a mesma pressão. Logo, as forças exercidas pelos êmbolos têm de ser diferentes.

Esquema de elevador hidráulico usado em oficinas.



IV. Empuxo

Em um corpo imerso em um fluido, pontos diferentes de sua superfície são submetidos a diferentes pressões (os pontos mais profundos recebem pressão maior que os mais rasos). O efeito total desse gradiente de pressões é uma força vertical para cima, denominada empuxo.

Esquema mostrando a diferença nas pressões em vários pontos do objeto, de acordo com a profundidade.


Princípio de Arquimedes: todo corpo total ou parcialmente imerso num fluido e em equilíbrio estático recebe uma força vertical para cima, cujo módulo equivale ao peso da porção de líquido deslocada pelo corpo.

Equilíbrio de corpos flutuantes

IV. Empuxo

A porção submersa de umiceberg tem volume muito maior que sua

parte emersa.

MA

TTH

IAS

KU

LK

A/Z

EFA

/CO

RB

IS/L

ATIN

STO

CK


(Fuvest) Um bloco, de peso P, é suspenso por dois fios de massa desprezível, presos a paredes em A e B, como mostra a figura.

Pode-se afirmar que o módulo da força que tensiona o fio preso em B vale:

1

ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA – NO VESTIBULAR

EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS

a)

b)

c)

d)

e)

RESPOSTA: B

(UFPA) Em uma sala de aula um professor de física propôs um problema experimental aos alunos: calcular o valor de uma massa m desconhecida, usando massas de valores conhecidos, uma haste uniforme, um apoio F e dois pratos iguais. Uma equipe de alunos solucionou o problema equilibrando a massa m, colocada no prato A, com outra massa conhecida m1, colocada no prato B (situação 1). Em seguida, transferiu a massa m

para o prato B e a equilibrou com outra massa conhecida m2, colocada no

prato A (situação 2), sem alterar a posição de F.

O valor encontrado para m é igual a:

4EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS

RESPOSTA: D

a)

b)

c)

d)

e)


(UFPE) Qual a força, em newtons, que deve suportar cada mm2 da área da parede de um submarino projetado para trabalhar submerso em um lago a uma profundidade máxima de 100 m, mantendo a pressão interna igual à atmosférica? (Dado: densidade da água =103 kg/m3)

RESPOSTA:A pressão (p) que a parede externa do submarino devesuportar corresponde à pressão hidrostática, dada por:p = dgh p = 103 . 10 . 100 p = 106 N/m2

Sabendo que 1 mm2 corresponde a 10-6 m2, reescrevemos: p = 106 N/m2 = 1 N/mm2.Ou seja, para cada mm2 da parede do submarino existeuma força de 1 N.

6EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS


(Ufac) A cidade de Rio Branco-AC está aproximadamente a 160 metros de altitude, sendo a pressão atmosférica em torno de

9,9 104 Pa. Em épocas de cheias a pressão no fundo do rio Acre triplica esse valor. Qual a profundidade do rio Acre nessa época? Dados: g = 10 m/s2, ρágua = 1 g/cm3.

a) 15,50 mb) 9,90 mc) 19,80 md) 25,60 me) 10,8 m

RESPOSTA: CPelo princípio de Stevin:pfundo = patm + d . g . h 29,7 . 104 = 9,9 . 104 + 103 . 10 . h

104 . h = 19,8 . 104 h = 19,80 m

7EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS


(Uece) A figura mostra um tubo em U, de extremidades abertas, contendo dois líquidos imiscíveis de densidades d1 e d2,

respectivamente.

As alturas de suas colunas são indicadas. Portanto a relação entre as densidades dos dois líquidos é:a) d1 = d2.

b) d1 = 2d2.

c) d1 = 4d2.

d) d1 = 8d2.

9EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS

RESPOSTA: C


(UFRJ) Certa esfera rígida tem 6,0 g de massa e está totalmente imersa num líquido (massa específica 0,90 g/cm3). Sabendo que a aceleração local da gravidade é 9,8 m/s2 e que a massa específica da esfera é 0,80 g/cm3,

calcule o empuxo exercido sobre ela, em newtons.

13EX

ER

CÍC

IOS

ES

SEN

CIA

IS

RESPOSTA:


Documents

ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA O que você deve saber sobre Estática é a parte da mecânica que se ocupa dos sistemas em repouso, também chamado equilíbrio estático