Atualmente o estudo de hidrostática é muito importante para a resolução dos principais exercícios de vestibular que possuem inúmeras áreas para cobrarem, no entanto, uma área muito pertinente nas provas é a relacionada com os vasos comunicantes.
Uma breve introdução sobre hidrostática, estudo dos líquidos em repouso, a qual possui muitos conceitos importantes que aparecem nas provas atuais como:
Densidade, que determina a concentração de um material em um dado volume.
Pressão, que é o conceito que determina a força que um liquido faz nas paredes de um recipiente, chamada de pressão hidrostática.
Empuxo, chamado também de impulsão, que determina a força que o liquido faz no objeto imerso no mesmo.
Lei fundamental da hidrostática, que é chamado de teorema de Stevin, postulando a variação de volume dos líquidos e da pressão hidrostática.
Vasos comunicantes
Quando líquidos que não se misturam, ou também denominados de imiscíveis, são colocados em um mesmo recipiente eles se comportam de acordo com a sua densidade, ocupando assim a parte de baixo, o liquido de maior densidade, e o liquido de menor densidade, irá ficar na parte superior do recipiente. A superfície que os separam é horizontal, de modo que estejam em um equilíbrio continuo.
Um exemplo bem comum que pode ser encontrado no dia a dia é a mistura feita entre um líquido polar, como a água, e um líquido apolar, como o óleo, os quais quando misturados estão um suspenso acima do outro, no caso o óleo que possui uma densidade menor e a água, como apresenta uma densidade maior, estará na parte inferior.
Contudo, quando os líquidos são colocados em vasos comunicantes em um tubo com forma de U, eles se pré-dispõem em colunas líquidas, de modo que sua altura está diretamente relacionada com sua densidade, medindo a partir da separação.
A relação encontrada entre os líquidos postos nos vasos, tem como fórmula uma proporção entre altura e densidade, como no conceito abaixo, onde os líquidos têm a proporção inversa entre a altura e densidade, como por exemplo, quando a densidade for maior, sua proporção no vaso será menor e quando for de densidade menor a altura da coluna necessariamente será maior. É interessante para fixar esta matéria a resolução de exercícios, como os exemplos abaixo:
O exercício proposto demonstra a diferença de densidade de dois líquidos diferentes que estão em um mesmo ambiente de mesma temperatura e pressão. Logo, como os líquidos possuem a mesma pressão, então:
pA = pB
Contudo, como os exercícios sobre vasos comunicantes necessitam de dos princípios hidrostáticos então:
pA = pATM + d1gh1
pB = pATM + d2gh2
Portanto, é necessário que se tenha a união entre os princípios de pressão e também hidrostáticos como:
pATM + d1gh1 = pATM + d2gh2
Balança Hidrostática
A balança hidrostática, inventada pelo físico, matemático italiano Galileu Galilei, sendo baseada no principio de Arquimedes, com o objetivo de medir a força de empuxo exercida por um corpo que está imerso em um determinado liquido, ou seja, ele irá determinar o peso de um objeto a partir da imersão em um liquido.
Lei Fundamental da Hidrostática
O teorema de Stevin, como foi mencionado anteriormente, tem como enunciado um grande principio, o qual diz a diferença de pressão de dois pontos de um fluido em equilíbrio, ou seja, em repouso, é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades. A fórmula que representa esta lei é de grande importância para calcular a diferença de pressão entre dois pontos, contudo, esta diferença tem de ser em um mesmo líquido.
∆P = d. g. ∆h
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