Introdução à física/Mecânica dos fluidos

A Hidrostática estuda as forças exercidas por e sobre fluidos em repouso em relação a sólidos que estão no fluido.

Densidade

A densidade é uma grandeza que revela quanta massa está concentrada em determinado volume de uma substância. Portanto, sua fórmula matemática é expressa como: $d={\frac {m}{V}}$

• A unidade de densidade no Sistema Internacional de Unidades é kg/m³.
  • É comum encontrar em g/cm³. Neste caso, basta converter multiplicando por mil.
• Pode ser interessante lembrar que P = mg, e por isto P = dVg (peso).

Massa específica

Considere o octaedro no interior do cubo como sendo oco. Ele é considerado no cálculo da densidade, mas no da massa específica não.

A massa específica é a densidade característica de uma substância. Difere-se da densidade por eliminar do cálculo do volume as áreas ocas que possam existir no interior do material estudado. Normalmente é usada ao se referir aos líquidos, devido à capacidade de fluir que estes possuem, impedindo a formação natural de áreas ocas eu seu interior. Neste caso, o símbolo deixa de ser d e passa a ser µ.

Pressão

A pressão é uma grandeza escalar e pode ser determinada pela seguinte fórmula (onde F é a força exercida e S a área da superfície onde F está sendo aplicada): $p={\frac {F}{S}}$

• A unidade de pressão no Sistema Internacional de Unidades é N/m² e chama-se Pascal como homenagem ao físico francês Blaise Pascal.
• A pressão atmosférica corresponde a 76cmHG.

Pressão dos líquidos

A Lei de Stevin determina que, sendo um líquido em repouso de densidade d e Δh a diferença de profundidade entre dois pontos quaisquer A e B, a diferença de pressão Δp entre estes é:

$\Delta p=dg\Delta h$

• Esta fórmula considera apenas a pressão exercida pelo próprio líquido. Para calcular a pressão total é necessário acrescentar o valor da pressão atmosférica.
• Pressão manométrica é a pressão exercida exclusivamente por um líquido.

Princípio de Pascal

Aplicação do Princípio de Pascal

O Princípio de Pascal determina que: A variação na pressão exercida em um fluido é transmitida integralmente a todos os pontos do mesmo, desde que esteja contido em um recipiente fechado.

Princípio de Arquimedes

O Princípio de Arquimedes determina que: Todo corpo mergulhado num fluido em repouso sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

$E=d_{l}V_{l}g$

Corpo inteiramente imerso

O peso real (o peso do corpo no ar) é igual ao peso aparente (peso do corpo imerso no líquido) somado com o empuxo que este líquido exerce sobre o corpo.

$P_{r}=P_{a}+E$

Corpo parcialmente imerso

O peso do corpo é igual ao empuxo, e o volume do líquido deslocado é menor que o volume do corpo. A densidade do líquido é maior, e por isto o corpo flutua. Sendo assim, pode-se descobrir os valores usando-se a fórmula abaixo (lembrando que V_l é o volume de líquido deslocado pelo corpo, não o volume total do líquido):

$P_{c}=E$ -> $d_{c}V_{c}g=d_{l}V_{l}g$ -> $d_{c}V_{c}=d_{l}V_{l}$ -> ${\frac {d_{c}}{d_{l}}}={\frac {V_{l}}{V_{c}}}$

Ver também

• Mecânica dos Fluidos