A hidrostática estuda as características dos fluidos em repouso. De forma mais aprofundada, essa ciência procura compreender as relações de pressão exercidas sobre os corpos que se encontram imersos em fluidos.

Assim, pode-se afirmar que a hidrostática é um ramo da física que estuda os líquidos em repouso, envolvendo diversos conceitos importantes dessa ciência, como a pressão, a densidade, a força empuxo e o volume.

Por conta da sua importância, essa área da física tende a ser bastante cobrada no Enem. Então, vamos entender um pouco mais esse assunto? Para saber tudo sobre hidrostática, continue acompanhando a nossa matéria de hoje! 

Introdução à hidrostática

A hidrostática procura compreender as propriedades dos fluidos que se encontram em repouso. As principais propriedades físicas estudadas na hidrostática são: pressão, densidade e força empuxo.

A densidade mede a quantidade de determinada matéria presente em um fluido em um dado espaço. 

Já a pressão hidrostática mede a força que um fluido é capaz de exercer contra uma superfície. 

Por fim, o empuxo é a força que o fluido exerce sobre os corpos imersos nele. Então, vamos compreender de forma mais aprofundada esses conceitos? Vamos lá! 

Pressão hidrostática 

A pressão hidrostática é a pressão realizada sobre um fluído que se encontra em repouso. Para calcular o módulo da pressão hidrostática é necessário usar os fundamentos do princípio fundamental da hidrostática. 

A diferença de pressão entre os dois pontos do fluido é dada pelo produto da densidade do fluido, a gravidade e a diferença de altura entre os pontos do fluido. 

O principal fundamental da hidrodinâmica segue a seguinte equação:

ΔP = d.g.Δh

Legenda da equação:

ΔP: diferença de pressão entre os pontos do fluido;

d: densidade do fluido;

g: gravidade;

Δh: diferença de altura entre os pontos do fluido.

A partir dos estudos sobre esse assunto, podemos inferir que:

  • Dois pontos que estão em alturas iguais imersos em um fluido terão a mesma pressão;
  • Quanto mais profundo tiver um fluido, maior será a pressão exercida sobre ele;
  • Os fluidos que se encontram em equilíbrio possuem a superfície na direção horizontal.

Hidrostática e densidade

A densidade é o conceito que determina a concentração de determinada matéria em um dado volume. 

A partir de uma relação entre densidade e fluido, podemos afirmar que:

  • Caso a densidade do corpo seja maior que a do fluido, o corpo afundará;
  • Caso a densidade do corpo seja igual à do fluido, o corpo ficará em equilíbrio;
  • Caso a densidade do corpo seja menor do que a do fluido, o corpo flutuará.

Para que seja possível calcular a densidade é necessário calcular a seguinte equação:

D = m / v

Legenda da equação:

d: densidade;

m: massa;

v: volume.

Empuxo e hidrostática

A força empuxo, que também é conhecido pela denominação de impulsão, atua sobre um corpo que se encontra imerso em um fluido. Assim, pode-se concluir que o empuxo é a força exercida pelo fluido sobre um corpo específico que se encontra imerso nele. 

Para relacionar essa teoria com o dia a dia e compreendê-la melhor, pense como você sente o seu corpo mais leve quando entra em uma piscina ou no mar. 

A partir da força empuxo e da teoria desenvolvida por Arquimedes, é possível concluir que:

  • Caso a força empuxo tenha uma intensidade maior que o peso, o corpo subirá;
  • Caso o empuxo tenha intensidade igual ao do peso, o corpo se manterá em equilíbrio;
  • Caso o empuxo tenha intensidade menor que a do peso, o corpo afundará imerso no fluido. 

Não esqueça que a força empuxo é uma grandeza vetorial, e por isso possui direção, sentido e módulo.

A força empuxo é dada pela seguinte equação:

E = df.Vfd.g

Legenda da fórmula:

E: força empuxo;

df: densidade do fluido (sendo medido por kg/m3);

Vdf: volume do fluido (sendo medido por m³);

g: aceleração da gravidade (sendo medido por m/s²).

Balança hidrostática

A balança hidrostática foi inventada e desenvolvida pelo gênio da física Galileu Galilei. Embasada no princípio de Arquimedes, esse aparelho serve para definir a força empuxo exercida sobre um corpo que se encontra imerso em um fluido.

Ou melhor, a balança hidrostática determina o peso de um material imerso em um líquido, que é mais leve que o ar.

Fórmulas de hidrostática

    • Princípio fundamental da Hidrostática: ΔP = d.g.Δh, sendo “p” de diferença de pressão, “g” de gravidade e “h” diferença de altura;
    • Densidade: d = m / v, sendo “d” de densidade, “m” de massa e “v” de volume;
    • Teorema de Pascal: F / A = constante, sendo “f” de força e “a” de área do embolo;
    • Empuxo: E = d.g.V, sendo “E” de força empuxo, “g” de gravidade e “V” de volume;

 

  • Peso aparente: Pap: P – E (Pap = m.g – df.Vfd.g), sendo “Pap” de peso aparente, “p” de peso e “e” de empuxo.

 

Lei de Arquimedes e Princípio de Pascal 

Princípio de Pascal

Segundo o princípio de Pascal, a pressão exercida sobre determinado ponto do fluido, é transmitida para outras regiões do fluido. Por isso, ao pressionar uma pasta de dente é possível entender como funciona o princípio de Pascal. Simples, não é mesmo?

A partir do desenvolvimento desse princípio foi possível compreender outros assuntos sobre essa ciência.

Lei de Arquimedes

Arquimedes foi um físico, matemático, engenheiro e astrônomo que descobriu o empuxo. 

Ele fez essa descoberta quando percebeu que ao colocar um objeto em um copo cheio com água, essa transbordava. Assim, ele chegou à conclusão que o peso do volume deslocado é igual ao empuxo. Assim é dada a fórmula: E = d.V.g, sendo:

  • E: empuxo (sendo medido por N);
  • d: densidade de líquido (sendo medido por Kg/m³);
  • V: volume do líquido deslocado (sendo medido por m³);
  • g: aceleração de gravidade (sendo medido m/s²). 

Estude mais também  em vídeo: 

E aí, gostou do nosso post de hoje e aprendeu bastante sobre hidrostática no Enem? Para aprender outras matérias sobre Ciências da Natureza e suas Tecnologias, Ciências Humanas e suas Tecnologias e Linguagens, Códigos e suas Tecnologias continue acompanhando o blog, pois postaremos ainda mais informações! 

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