Planejativo

Densidade, pressão e Teorema de Stevin

Ordem de grandeza

Vetores

Leis de Newton

Força elástica

Estática de um ponto material

Estática de um corpo extenso e Centro de massa

Máquinas simples (polias)

Dinâmica do movimento circular

Trabalho

Energia mecânica, potência e rendimento

Impulso e quantidade de movimento

Colisões

Movimento Harmônico Simples (MHS): Cinemática do MHS

Movimento harmônico simples (MHS): Sistema massa-mola e Pêndulo simples

Leis de Kepler

Lei da Gravitação Universal

Velocidade orbital e Velocidade de escape

Experiência de Torricelli, Teorema de Pascal, Prensa hidráulica

Princípio de Arquimedes

Movimento uniforme

Movimento variado

Lançamento vertical e Queda livre

Lançamento horizontal

Movimento circular

Sistemas de unidades

Movimento harmônico simples (MHS): Movimentos periódicos

Lançamento oblíquo

Força de atrito

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

A Hidrostática é uma área da física que estuda os 

. Esse ramo envolve diversos conceitos como a densidade, a pressão, o volume e a força empuxo.

A densidade é uma propriedade física de um material que indica a quantidade de massa que está presente em uma determinada unidade de volume. É comumente representada pela letra grega rho (ρ) e é medida em quilogramas por metro cúbico (kg/m³) no Sistema Internacional de Unidades (SI).

A densidade é influenciada por vários fatores, incluindo a composição química do material, a pressão e a temperatura. Materiais diferentes têm densidades diferentes, o que pode ser útil na identificação de materiais desconhecidos. Por exemplo, a densidade da água é de cerca de 1000 kg/m³, enquanto a densidade do ouro é de cerca de 19.300 kg/m³.

A pressão é um conceito essencial da hidrostática, e nessa área de estudo é chamada de pressão hidrostática. Ela determina a pressão que exercem os fluidos sobre outros.

A pressão hidrostática é a pressão exercida por um fluido em repouso sobre um objeto imerso no seu interior. Essa pressão é diretamente proporcional à densidade do fluido, à aceleração da gravidade e à profundidade em que o objeto está imerso.

A fórmula da pressão hidrostática é dada por P = dgh, onde P é a pressão, d é a densidade do fluido, g é a aceleração da gravidade e h é a profundidade em que o objeto está imerso.

A pressão hidrostática é importante em diversas áreas, como na hidráulica, em que é utilizada para a transmissão de força através de líquidos em sistemas hidráulicos, e na oceanografia, em que é importante para a compreensão do comportamento dos oceanos e dos organismos marinhos.

É importante destacar que a pressão hidrostática age igualmente em todas as direções, o que é conhecido como o princípio de Pascal. Isso significa que a pressão exercida em um ponto em um fluido é transmitida integralmente para todos os pontos do fluido, e isso tem importantes implicações na construção de estruturas subaquáticas e em outras aplicações.

: Note que a pressão hidrostática não depende do formato do recipiente. Ela depende da densidade do fluido, da altura da coluna do líquido e da gravidade do local.

Vamos explorar a Lei fundamental da Hidrostática com mais detalhes.

Essa lei estabelece que a pressão hidrostática de um líquido em equilíbrio estático é diretamente proporcional à densidade do líquido e à diferença de profundidade entre dois pontos. Isso significa que, quanto maior a densidade do líquido e quanto maior a diferença de profundidade entre os dois pontos, maior será a pressão hidrostática.

A pressão hidrostática é a pressão exercida por um líquido em repouso e é causada pelo peso do líquido sobre a superfície abaixo dele. A densidade de um líquido é a quantidade de massa que ele tem por unidade de volume. Assim, um líquido mais denso terá mais massa por unidade de volume e, portanto, exercerá uma pressão hidrostática maior do que um líquido menos denso.

A Lei de Stevin é expressa matematicamente pela equação:

A Lei fundamental da Hidrostática é muito importante para a compreensão de fenômenos físicos que envolvem líquidos em repouso, como o comportamento de fluidos em tanques, reservatórios, rios, mares e oceanos. Por exemplo, é essencial para o projeto e construção de barragens, diques, pontes e submarinos. Além disso, também é importante para a análise de situações como inundações, tsunamis e vazamentos de petróleo no mar.

Vasos comunicantes é um termo utilizado na física para descrever um sistema composto por dois ou mais recipientes interconectados, que contêm um fluido. Quando esses recipientes estão interconectados, o fluido presente em cada um dos recipientes se distribui igualmente entre eles. Em outras palavras, quando um líquido é colocado em um recipiente, ele se espalha por todos os outros recipientes conectados a ele até que os níveis de líquido em todos os recipientes estejam na mesma altura.

A explicação para o comportamento dos vasos comunicantes está relacionada ao equilíbrio da pressão hidrostática em todos os pontos do líquido. A pressão hidrostática é a pressão exercida pelo peso do líquido sobre a superfície abaixo dele e é diretamente proporcional à altura da coluna de líquido. Portanto, em um sistema de vasos comunicantes, como os níveis de líquido em todos os recipientes estão na mesma altura, a pressão hidrostática é a mesma em todos os pontos do líquido.

É importante destacar que, para que os vasos comunicantes funcionem adequadamente, é necessário que as conexões entre os recipientes sejam feitas de maneira que o fluido possa se mover livremente. Isso significa que as conexões devem ser feitas por meio de tubos ou canos que tenham diâmetro e comprimento suficientes para que o fluido possa circular livremente entre os recipientes.

Os vasos comunicantes são um conceito importante na física, com muitas aplicações práticas em diferentes áreas, incluindo a hidráulica, a engenharia mecânica, a arquitetura e a geologia. Por exemplo, a utilização de vasos comunicantes é comum em sistemas hidráulicos que envolvem o transporte de fluidos, como em sistemas de irrigação ou em sistemas de abastecimento de água.

De acordo com a Lei de Stevin, a pressão hidrostática de um líquido está diretamente relacionada à densidade do líquido, à aceleração da gravidade e à altura da coluna de líquido acima do ponto em análise.

A aplicação prática da Lei de Stevin é exemplificada na determinação da pressão exercida pela água no ponto P da figura acima.

Por intermédio da lei de Stevin, pode-se observar que 

a pressão exercida por um líquido não depende do formato ou do volume do recipiente no qual ele se encontra e que pontos de mesma altura possuem mesma pressão.

 A imagem a seguir mostra um sistema de vasos comunicantes formados por recipientes de formas e volumes diferentes.

Vasos comunicantes

Repare que a altura da coluna de líquido e o tipo de líquido são exatamente iguais para os três recipientes. Sendo assim, pode-se concluir, por meio da lei de Stevin, que as pressões exercidas nos pontos 1, 2 e 3 são exatamente iguais (P

É possível utilizar a Lei de Stevin para relacionar as densidades e alturas das colunas de líquidos imiscíveis em um recipiente em formato de U. Na figura abaixo, é apresentado um exemplo com dois líquidos, de densidades D1 e D2. As alturas das colunas dos líquidos são proporcionais às suas densidades.

Aplicando a lei de Stevin e sabendo que pontos de mesma altura possuem mesma pressão, teremos:

Pode-se concluir que o produto entre a densidade e a altura da coluna de líquido deve ser constante para cada um dos fluidos presentes no recipiente. Para que isso ocorra, o líquido menos denso deve estar presente na parte mais alta do recipiente, enquanto o líquido mais denso deve estar na parte mais baixa, mantendo a igualdade da relação.