Estática:
A estática é a parte da física que se preocupa em explicar questões como:
As situações em que um corpo pode estar em equilíbrio são:
O efeito de uma força não é alterado quando esta é aplicada em diferentes pontos do corpo, desde que esta seja aplicada ao longo de sua linha de aplicação.
Nos três casos abaixo, o efeito da força é o mesmo.
- Por que em uma mesa sustentada por dois pés, estes precisam estar em determinada posição para que esta não balance?
- Por que a maçaneta de uma porta sempre é colocada no ponto mais distante das dobradiças dela?
- Por que um quadro pendurado em um prego precisa estar preso exatamente em sua metade?
- Por que é mais fácil quebrar um ovo pelas laterais do que por suas extremidades?
As situações em que um corpo pode estar em equilíbrio são:
- Equilíbrio estático: Ocorre quando o ponto ou corpo está perfeitamente parado (v=0).
- Equilíbrio dinâmico: Ocorre quando o ponto ou corpo está em Movimento Uniforme(v=const.).
O efeito de uma força não é alterado quando esta é aplicada em diferentes pontos do corpo, desde que esta seja aplicada ao longo de sua linha de aplicação.
Nos três casos abaixo, o efeito da força é o mesmo.
Princípio da transmissibilidade das forças
Hidrostática:
Até agora estudamos o comportamento dos planos e corpos em um meio onde há ar ou vácuo, ou seja, o meio não interfere no comportamento.
Mas e se aplicarmos uma força em um corpo que se encontra sobre a água ou outro fluido qualquer?
Sabemos que o efeito será diferente. Se estudarmos as propriedades de um líquido em equilíbrio estático, estas propriedades podem ser estendidas aos demais fluidos.
Chamamos hidrostática a ciência que estuda os líquidos em equilíbrio estático.
Mas e se aplicarmos uma força em um corpo que se encontra sobre a água ou outro fluido qualquer?
Sabemos que o efeito será diferente. Se estudarmos as propriedades de um líquido em equilíbrio estático, estas propriedades podem ser estendidas aos demais fluidos.
Chamamos hidrostática a ciência que estuda os líquidos em equilíbrio estático.
Fluidos:
Fluido é uma substância que tem a capacidade de escoar. Quando um fluido é submetido a uma força tangencial, deforma-se de modo contínuo, ou seja, quando colocado em um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato.
Podemos considerar como fluidos líquidos e gases.
Particularmente, ao falarmos em fluidos líquidos, devemos falar em sua viscosidade, que é a atrito existente entre suas moléculas durante um movimento. Quanto menor a viscosidade, mais fácil o escoamento do fluido.
Podemos considerar como fluidos líquidos e gases.
Particularmente, ao falarmos em fluidos líquidos, devemos falar em sua viscosidade, que é a atrito existente entre suas moléculas durante um movimento. Quanto menor a viscosidade, mais fácil o escoamento do fluido.
Pressão:
Ao observarmos uma tesoura, vemos que o lado onde ela corta, a lâmina, é mais fina que o restante da tesoura. Também sabemos que quanto mais fino for o que chamamos o "fio da tesoura", melhor esta irá cortar.
Isso acontece, pois ao aplicarmos uma força, provocamos uma pressão diretamente proporcional a esta força e inversamente proporcional a área da aplicação.
No caso da tesoura, quanto menor for o "fio da tesoura" mais intensa será a pressão de uma força nela aplicada.
A unidade de pressão no SI é o Pascal (Pa), que é o nome adotado para N/m².
Matematicamente, a pressão média é igual ao quociente da resultante das forças perpendiculares à superfície de aplicação e a área desta superfície.
Isso acontece, pois ao aplicarmos uma força, provocamos uma pressão diretamente proporcional a esta força e inversamente proporcional a área da aplicação.
No caso da tesoura, quanto menor for o "fio da tesoura" mais intensa será a pressão de uma força nela aplicada.
A unidade de pressão no SI é o Pascal (Pa), que é o nome adotado para N/m².
Matematicamente, a pressão média é igual ao quociente da resultante das forças perpendiculares à superfície de aplicação e a área desta superfície.
Sendo:
p= Pressão (Pa)
F=Força (N)
A=Área (m²)
p= Pressão (Pa)
F=Força (N)
A=Área (m²)
Densidade
Quando comparamos dois corpos formados por materiais diferentes, mas com um mesmo volume, quando dizemos que um deles é mais pesado que o outro, na verdade estamos nos referindo a sua densidade. A afirmação correta seria que um corpo é mais denso que o outro.
A unidade de densidade no SI é kg/m³.
A densidade é a grandeza que relaciona a massa de um corpo ao seu volume. A seguir está a fórmula da densidade:
A unidade de densidade no SI é kg/m³.
A densidade é a grandeza que relaciona a massa de um corpo ao seu volume. A seguir está a fórmula da densidade:
Onde:
d=Densidade (kg/m³)
m=Massa (kg)
V=Volume (m³)
- Densidade Relativa:
Às vezes torna-se conveniente falar da densidade relativa de uma substância. A densidade relativa é a razão entre a densidade da substância e a densidade da água.
d=Densidade (kg/m³)
m=Massa (kg)
V=Volume (m³)
- Densidade Relativa:
Às vezes torna-se conveniente falar da densidade relativa de uma substância. A densidade relativa é a razão entre a densidade da substância e a densidade da água.
Pressão Hidrostática:
Da mesma forma como os corpos sólidos, os fluidos também exercem pressão sobre outros, devido ao seu peso.
Para obtermos esta pressão, consideremos um recipiente contendo um líquido de densidade d que ocupa o recipiente até uma altura h, em um local do planeta onde a aceleração da gravidade é g.
A Força exercida sobre a área de contato é o peso do líquido.
Para obtermos esta pressão, consideremos um recipiente contendo um líquido de densidade d que ocupa o recipiente até uma altura h, em um local do planeta onde a aceleração da gravidade é g.
A Força exercida sobre a área de contato é o peso do líquido.
Mas, densidade é igual à massa sobre volume, ou seja, massa é igual à densidade vezes volume. Só que, volume é igual à área da base vezes altura, logo:
Ou seja, a pressão hidrostática não depende do formato do recipiente, apenas da densidade do fluido, da altura do ponto (profundidade) onde a pressão é exercida e da aceleração da gravidade.
Empuxo:
Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.
Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E.
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.
A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).
- Princípio de Arquimedes:
Foi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287a.C. - 212a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto à este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo. Ao lado temos a fórmula para calcular o empuxo:
Então temos:
E =Empuxo (N)
Df=Densidade do fluido (kg/m³)
Vfd=Volume do fluido deslocado (m³)
g=Aceleração da gravidade (m/s²)
- Saiba mais...
O valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluido, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido. Se:
Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E.
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.
A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).
- Princípio de Arquimedes:
Foi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287a.C. - 212a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto à este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo. Ao lado temos a fórmula para calcular o empuxo:
Então temos:
E =Empuxo (N)
Df=Densidade do fluido (kg/m³)
Vfd=Volume do fluido deslocado (m³)
g=Aceleração da gravidade (m/s²)
- Saiba mais...
O valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluido, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido. Se:
- densidade do corpo > densidade do fluido: o corpo afunda;
- densidade do corpo = densidade do fluido: o corpo fica em equilíbrio com o fluido;
- densidade do corpo < densidade do fluido: o corpo flutua na superfície do fluido.