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Hidrostática: como ela é estudada?

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Damos o nome de hidrostática a área da Física clássica que estuda as particularidades (densidade, pressão, volume, empuxo e força) de fluidos (líquidos ou gasosos) que estejam em repouso.

Particularidades da Hidrostática

Entre os principais conceitos abordados pela área, destacam-se:

Densidade

:
Densidade é a medida que determina de maneira geral a concentração de uma determinada matéria dentro de um volume específico.
Densidade do corpo e do fluido:
Quando a densidade do corpo é menor que a densidade do fluido, este corpo flutuará na superfície do fluido;
Porém se a densidade do corpo for igual à densidade do fluido, este corpo permanece em equilíbrio com o fluido;
Já quando a densidade do corpo se mostra maior que a densidade do fluido, então o corpo afunda.
O cálculo da densidade de um corpo é feito seguindo uma fórmula relativamente simples.

d = m/v
sendo, d: densidade
m: massa
v: volume

No sistema internacional (SI):
A densidade é medida em grama por centímetro cúbico (g/cm3), mas também podemos expressar essa medida em quilograma por metro cúbico (kg/m3) ou mesmo em grama por mililitro (g/mL); a massa é em em quilogramas (Kg), e o volume é em metros cúbicos (m3).

Pressão

O conceito de pressão é essencial para o estudo da hidrostática pois determina a forma como líquidos exercem força sobre outros líquidos, chamamos isso de pressão hidrostática.
Para exemplificar podemos pensar na pressão que sentimos quando estamos nadando numa piscina, quanto mais fundo for o mergulho, maior vai ser a pressão hidrostática.

Esse conceito está relacionado não só com a densidade do fluido, mas também com a aceleração da gravidade. Desta forma, a pressão hidrostática é medida pela seguinte fórmula:

P = d . h . g
Onde, P: pressão hidrostática
d: densidade do líquido
h: altura do líquido no recipiente
g: aceleração da gravidade

No Sistema Internacional (SI):
A pressão hidrostática é normalmente em Pascal (Pa), mas também deve ser utilizado a atmosfera (atm) bem como o milímetro de mercúrio (mmHg); a densidade do líquido é em grama por centímetro cúbico (g/cm3); a altura é em metros (m); a aceleração da gravidade é em metros por segundo ao quadrado (m/s2).
OBS: perceba que a pressão hidrostática não precisa depender do formato do recipiente. Mas sim da densidade do fluido, e da altura da coluna do líquido e gravidade do local.

Empuxo

Também chamado de impulsão, trata-se de uma forma hidrostática que tem como base de atuação corpos que estejam imersos em fluidos. Assim sendo, essa força nada mais é do que o resultado da inércia exercida sobre um corpo imerso.
É por causa deste efeito que, ao entrarmos em um lago ou piscina, sentimos o nosso corpo mais leve. Esse efeito tem níveis de variação de acordo com o líquido em questão e o tamanho do recipiente. Portanto, a pressão exercida no oceano não é equivalente à exercida numa piscina, já que suas alturas costumam ser diferentes.

Princípio de Stevin

Este é o princípio determinante para provar a pressão hidrostática não depende do formato do recipiente ou da área de contato do líquido mas sim da altura.
Desta forma, mesmo que os recipientes tenham diferentes bases e ocupem diferentes áreas o que vai determinar a pressão é a altura máxima que o líquido está amontoado.
Por isso, ao contrário do que mostram os filmes de ação, os submarinos conseguem controlar sua subida liberando pouco a pouco a água de seus tanques de modo que a altura do líquido presente em cada tanque permaneça igual dos dois lados, caso toda esta água fosse liberada rapidamente a subida seria caótica pois não haveria controle uma vez que a pressão estaria variando de maneira errática nos dois lados.


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