Pressão de Líquidos Guia
FísicaIntermediárioTempo de leitura: 3 min
Visão Geral
Por que mergulhadores de águas profundas devem usar trajes pesados resistentes à pressão? Por que as barragens são construídas mais largas no fundo? As respostas estão nas profundezas do líquido. Este experimento usa um micromanômetro (manômetro em U) para levá-lo debaixo d'água para medir e explorar intuitivamente as 'três variáveis-chave' que determinam a pressão do líquido.
Antecedentes
O estudo da pressão dos líquidos é inseparável do cientista francês Blaise Pascal (1623–1662). Em 1648, Pascal realizou o famoso 'Experimento do Barril': ele inseriu um tubo longo e fino no topo de um barril de madeira selado cheio de água. Quando uma pequena quantidade de água foi despejada no tubo fino de uma altura, o barril estourou devido à imensa pressão interna! Este experimento provou vividamente que a pressão do líquido depende apenas da profundidade, não da quantidade total de líquido. Pascal também descobriu o 'Princípio de Pascal': a pressão aplicada a um líquido confinado é transmitida sem diminuição em todas as direções, um princípio que permanece a base de prensas hidráulicas e macacos hoje. Para homenagear suas contribuições, a unidade internacional de pressão é nomeada 'Pascal' (Pa).
Conceitos-chave
Manômetro (Manometer)
Um instrumento para medir a pressão de líquidos. A membrana de borracha da sonda sente a pressão, causando uma diferença de altura nos níveis de líquido nos dois lados do tubo em U. Quanto maior a diferença de altura, maior a pressão.
Pressão Líquida (Liquid Pressure)
A pressão exercida por um líquido em seu interior e nas paredes do recipiente devido à gravidade e sua capacidade de fluir.
Fórmulas e Derivação
Fórmula de Pressão Líquida
A pressão depende da densidade do líquido , da aceleração gravitacional e da profundidade . Nota: É independente da massa do líquido, volume e forma do recipiente.
Passos do Experimento
- 1
Verificar Estanqueidade
Antes do experimento, pressione suavemente a membrana de borracha da sonda. Se uma diferença de altura clara aparecer nos níveis de líquido do tubo em U e for restaurada após soltar, o dispositivo está estanque. - 2
Explorar Profundidade vs Pressão
Coloque a sonda verticalmente em água limpa e altere a 'Profundidade da Sonda'. Observe como a diferença de altura do tubo em U muda à medida que a profundidade aumenta. - 3
Verificar Igualdade Direcional
Mantenha a mesma profundidade e altere a 'Direção da Sonda' (Cima, Baixo, Esquerda, Direita). Observe e confirme se a diferença de altura permanece constante. - 4
Comparar Diferentes Líquidos
Na mesma profundidade, troque o líquido de 'Água Limpa' para 'Água Salgada' ou 'Querosene'. Compare o efeito de diferentes densidades na pressão.
Resultados de Aprendizagem
- Confirmar que a pressão no mesmo ponto debaixo d'água é igual em todas as direções
- Dominar a lei de que a pressão aumenta linearmente com a profundidade
- Verificar que, na mesma profundidade, quanto maior a densidade do líquido, maior a pressão
- Entender a aplicação do princípio dos 'Vasos Comunicantes' no processo de medição
Aplicações Reais
- Barragem das Três Gargantas: Projetada para ser extremamente larga no fundo para resistir à enorme pressão horizontal em níveis de água profundos
- Limites de Mergulho: As diferenças de design entre mergulhadores comuns e submersíveis de águas profundas são precisamente para lidar com diferentes pressões hidrostáticas
- Torres de Água: Utilizam a diferença de altura para gerar pressão para fornecer água aos residentes em andares superiores
Erros Comuns
Erro
A pressão no fundo de um grande balde de água é sempre maior do que a pressão no fundo de um copo pequeno de água
Correto
Não necessariamente. A pressão depende apenas da profundidade e densidade. Se o nível da água em um balde grande parcialmente cheio for menor do que em um copo, a pressão no fundo do balde é na verdade menor.
Erro
A pressão do líquido atua apenas para baixo
Correto
Incorreto. Como os líquidos podem fluir, eles exercem pressão nas paredes laterais e, devido ao princípio de flutuabilidade ascendente, até mesmo pressão para cima no fundo dos objetos.
Leitura Adicional
Pronto para começar?
Agora que você entende o básico, comece o experimento interativo!