Mecanica do continuo
Leis Conservacao da massa Conservacao do momento Conservacao da energia Desigualdade da entropia
Mecanica dos solidos Solidos Tensao Deformacao Compatibilidade Deformacao finita Deformacao infinitesimal Elasticidade linear Plasticidade Flexao Lei de Hooke Teoria de falha dos materiais Mecanica da fratura Mecanica do contato Sem friccao Friccional
Mecanica dos fluidos Fluidos Estatica dos fluidos Dinamica dos fluidos Empuxo Equacoes de Navier-Stokes Pressao Principio de Bernoulli Principio de Arquimedes Principio de Pascal Turbulencia Liquidos Tensao superficial Capilaridade Gases Atmosfera Lei de Boyle-Mariotte Lei de Charles Lei de Gay-Lussac Lei combinada dos gases Plasma
Reologia Viscosidade Newtoniano Nao newtoniano Viscoelasticidade Fluidos inteligentes Magnetoreologico Eletroreologico Ferrofluidos Reometria Reometro
Cientistas Bernoulli Boyle Cauchy Charles Euler Gay-Lussac Hooke Navier Newton Pascal Poiseuille Stokes
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Pressao (simbolo ${\displaystyle p}$) e a relacao entre uma determinada forca e sua area de distribuicao.

O termo pressao e utilizado em diversos ramos da ciencia como uma grandeza escalar que mensura a acao de uma ou mais forcas sobre um determinado espaco, podendo este ser liquido, gasoso ou mesmo solido. A pressao e uma propriedade intrinseca a qualquer sistema, e pode ser favoravel ou desfavoravel para o homem: a pressao que um gas ou vapor exerce sobre a pa de uma helice, por exemplo, pode ser convertida em trabalho. Por outro lado, a pressao da agua nas profundezas do oceano e um dos grandes desafios para os pesquisadores que buscam novas fontes de recursos naturais. ^{[ 1 ]}

Convencoes [ editar | editar codigo-fonte ]

Expressoes matematicas [ editar | editar codigo-fonte ]

Para problemas que envolvem gases e solidos a expressao matematica utilizada para expressar pressao e dada por:

${\displaystyle p={\frac {F}{A}}}$

ou

${\displaystyle p={\frac {dF_{n}}{dA}}}$

Onde:

${\displaystyle p}$ e a pressao;

${\displaystyle F}$ e a forca normal a superficie;

${\displaystyle A}$ e a area total onde a forca e aplicada.

Para liquidos, a pressao pode ser escrita como:

${\displaystyle p=\rho gh}$

ou

${\displaystyle p_{f}-p_{i}=\rho g\Delta h}$

Onde:

${\displaystyle p}$ e a pressao em um ponto especifico ou a diferenca entre a pressao inicial e final do sistema;

${\displaystyle \rho }$ e a massa especifica do liquido;

${\displaystyle g}$ e a aceleracao gravitacional ;

${\displaystyle h}$ e a profundidade do ponto dentro do liquido.

Podemos descobrir a pressao de um gas a determinada temperatura e volume atraves da equacao do gas ideal :

${\displaystyle p={\frac {nRT}{V}}}$

Onde:

${\displaystyle p}$ e a pressao do gas;

${\displaystyle n}$ e o numero de mols do gas;

${\displaystyle R}$ e a constante dos gases perfeitos ;

${\displaystyle V}$ e o volume do gas.

A pressao e uma grandeza escalar . O vetor forca muda conforme a orientacao do plano onde e aplicado, porem o valor da pressao permanece o mesmo, ou seja, e independente de direcao. O vetor forca que caracteriza a pressao pode ser relacionado ao vetor da forca normal , uma vez que ambos sao perpendiculares a superficie. ^{[ 1 ]}

Unidades [ editar | editar codigo-fonte ]

Ver artigo principal: Unidades de pressao

Sendo a definicao de pressao: forca por unidade de area, analogamente a unidade sera newton por metro quadrado (N/m ² ). Em homenagem a Blaise Pascal , por suas diversas contribuicoes relativas a pressao, pressao mecanica e hidrostatica , a unidade no Sistema Internacional para medir pressao e o Pascal ( Pa ).

Em geral, a unidade e encontrada na forma de milhar( k Pa), uma vez que as medidas de pressao geralmente apresentam valores altos dessa unidade. A pressao exercida pela atmosfera ao nivel do mar, por exemplo, corresponde a aproximadamente 101 325 Pa (pressao normal), e esse valor e normalmente associado a uma unidade chamada atmosfera padrao ( atm ).

Outras unidades [ editar | editar codigo-fonte ]

• Atmosfera e a pressao correspondente a 0,760 m (760 mm) de Mercurio , com densidade de 13,5951 g/cm³ a uma aceleracao gravitacional de 9,80665 m/s².
• Baria e a unidade de pressao no Sistema CGS de unidades e vale uma dyn /cm².
• Bar e um multiplo da baria, onde 1 bar = 10 ⁶ barias.
• PSI ( pound per square inch ), libra por polegada quadrada, e a unidade de pressao no sistema ingles/americano, onde 1 psi = 0,07 bar.
• milibar ou hectoPascal e um multiplo do pascal, onde 1 hPa = 100 Pa. Geralmente utilizado na meteorologia .
• milimetro de mercurio (mmHg), tambem chamada de Torricelli , e uma unidade de pressao antiga inventada com o surgimento do barometro, onde 1 mmHg = 133,322 Pa.
• mH ₂ O e uma unidade relativa a pressao necessaria para elevar em um metro o nivel de uma coluna de agua em um barometro, sendo 1 mH ₂ O = 9 806,65 Pa.
• kgf/cm² representa o peso normal do ar ao nivel do mar por cm², sendo 1 kgf/cm² = 98 066,52 Pa.

Instrumentos de medicao [ editar | editar codigo-fonte ]

Manometro [ editar | editar codigo-fonte ]

Principio de funcionamento de um manometro de tubo flexivel.

Principio de funcionamento de um manometro em forma de U .

O manometro e um instrumento utilizado para medir a pressao de um liquido ou de um gas.

A experiencia pode ser feita de varias maneiras, inclusive o arranjo dos equipamentos pode variar. A tecnica para medir a pressao de um fluido consiste em manter o liquido(geralmente mercurio, devido a sua alta densidade) dentro de um recipiente com duas extremidades que permitam manejar a pressao na entrada e a sua abertura ou fechamento. Nessas extremidades podemos colocar gases ou outros liquidos, dependendo da experiencia em questao. De acordo com a altura da coluna de liquido, pode-se estimar a pressao que ela exerce sobre a pressao de entrada (geralmente e a pressao atmosferica) utilizando a equacao que relaciona altura e densidade do liquido a pressao que ele exerce no meio.

Outro tipo de manometro mais sofisticado consiste em um tubo flexivel com uma extremidade ligada a um ponteiro e a outra aberta para a passagem de determinado gas ou liquido. Conforme o recipiente enche, a pressao no tubo deforma a geometria do recipiente, que por sua vez acaba deslocando o ponteiro. Esse tipo de manometro tem um carater mais pratico, e o outro mais didatico. ^{[ 3 ]}

Piezometro [ editar | editar codigo-fonte ]

O piezometro e um aparelho utilizado para medir a pressao que a agua (ou sua ausencia) exerce na composicao do solo. O equipamento consiste em um tubo no qual uma extremidade e conectada a um recipiente com algum liquido(geralmente mercurio, devido a sua alta densidade) e a outra e revestida por algum material poroso, como uma esponja, por exemplo. O tubo e entao preenchido com agua, e o liquido de medicao e separado da agua por vacuo ou gas. Quando o solo esta seco, a agua do tubo e absorvida pela terra e a coluna de liquido de medicacao sobe. Quando o solo esta muito umido o processo contrario ocorre, enchendo completamente o tubo com agua e diminuindo a coluna de liquido.

Com a equacao para medir pressao em liquidos podemos calcular a poro-pressao(ou carga piezometrica) do solo. Esse tipo de medida e muito util, pois permite monitorar a umidade do solo e evitar situacoes extremas, como deslizamentos devido a erosao do solo. ^{[ 4 ]}

Barometro [ editar | editar codigo-fonte ]

O barometro e um equipamento que nos permite calcular algumas grandezas indiretamente atraves da pressao.

O primeiro barometro consistia em um tubo com um lado fechado e o outro fixado em algum recipiente, de forma a permitir a passagem de algum fluido desse recipiente para dentro do tubo. Adicionando ao pequeno reservatorio algum liquido(geralmente mercurio, devido a sua alta densidade) para que este sirva como um indicador. Conforme sabemos da hidrostatica , um liquido exerce pressao igual para todos os lados. Assim sendo, quando a parte externa do recipiente for submetida a determinada pressao, o liquido vai exercer a mesma pressao na parte interna do tubo. Caso essa pressao externa seja maior que a interna, a coluna do liquida vai subir a fim de nivelar o sistema. Caso contrario, a coluna desce e a parte de cima fica com vacuo .

Partindo da equacao que relaciona a diferenca de altura do liquido com a sua pressao, e sabendo qual a pressao interna do tubo, podemos calcular quanto vale a pressao externa em qualquer lugar. Atraves dessa experiencia (conhecida como experiencia de Torricelli ) podemos determinar a altura do local onde estamos com relacao ao nivel do mar. Sabe-se que uma coluna de mercurio, por exemplo, mede 76 cm ao nivel do mar, e que esse valor diminui quando alcancamos altitudes maiores, pois a pressao atmosferica e menor. ^{[ 3 ]}

Pressao em gases [ editar | editar codigo-fonte ]

Representacao de moleculas de um gas colidindo com a superficie do recipiente.

Simulador de pressao.

Segundo a teoria cinetica dos gases , um gas e composto por um grande numero de moleculas que se movimentam muito rapido e de forma aleatoria , causando frequentes colisoes entre as moleculas do gas e com as paredes de qualquer tipo de recipiente. Essas moleculas apresentam um certo momento , dado pelo produto entre a massa e a velocidade da molecula. No instante em que uma molecula colide com uma parede, as moleculas transmitem momento a superficie, e como consequencia produzem uma forca perpendicular a essa superficie. A soma de todas essas forcas oriundas de colisoes em uma determinada superficie, dividida pela area da mesma, resulta na pressao exercida por um gas em um determinado recipiente. ^{[ 1 ]}

Algumas aplicacoes da pressao nos gases podem ser observadas na utilizacao da pressao que o vapor da agua exerce sobre determinada superficie quando confinado em um espaco fechado. Esse processo pode ser encontrado em usinas nucleares , onde uma pa gira com a pressao do vapor e converte essa energia em eletricidade. Alem disso, observamos a pressao em gases sendo utilizada diariamente no freio do onibus, por exemplo. O freio de veiculos pesados conta com um sistema que usa ar comprimido para cessar o movimento.

Pressao em liquidos [ editar | editar codigo-fonte ]

Ver artigo principal: Hidrostatica

Vasos comunicantes.

Panela de pressao.

Um corpo no estado liquido e caracterizado por apresentar uma distancia entre suas moleculas que permite ao corpo adequar-se ao ambiente em que se encontra. As caracteristicas da pressao nos liquidos e semelhante a que encontramos nos gases: o liquido exerce pressao para todos os lados de um recipiente e em qualquer corpo que for imerso nele.

Segundo o principio de Pascal , ao exercermos pressao em um fluido confinado em um recipiente, essa e transmitida integralmente a todos os ponto desse recipiente. Uma experiencia que pode ajudar a compreender esse principio e a dos vasos comunicantes : Ao armazenarmos algum liquido em uma estrutura com colunas de volumes diferentes podemos observar que o liquido preenche todas as colunas a mesma altura, desconsiderando as diferencas de volume. Isso prova que o fluido espalha-se uniformemente, portanto, exerce pressao igual em todas as direcoes. ^{[ 1 ]} Essa demonstracao foi muito importante para o surgimento dos sistemas hidraulicos , essenciais nos dias de hoje.

A pressao em um liquido em repouso aumenta a medida em que aumenta a profundidade. Ao furar uma garrafa com agua, por exemplo, a vazao de um furo na sua base sera maior do que a de um furo lateral (considerando que ambos tenham a mesma area). Essa diferenca e devida a maior pressao no fundo da garrafa, por causa da maior altura da coluna de agua. ^{[ 3 ]}

Outra caracteristica marcante da pressao nos liquidos e demais estados da materia e sua propriedade de alterar os outros elementos do conjunto: temperatura , pressao e volume . Podemos perceber isso ao cozinhar feijao em uma panela de pressao : o vapor da agua aumenta a pressao no interior da panela, e isso provoca uma alteracao do ponto de ebulicao da agua, que passa a ferver acima dos 100 °C. Isso agiliza o processo de cozimento do grao do feijao, que seria muito mais lento se nao fosse o advento da panela de pressao.

Pressao em solidos [ editar | editar codigo-fonte ]

Existe uma area da fisica que aborda o assunto pressao com restricao aos corpos rigidos . Esse assunto e estudado profundamente devido as sua extrema importancia. A tensao mecanica , como e chamada, estuda todos os tipos de pressoes e tensoes que sao encontradas dentro ou sobre um corpo material, sendo elas:

• Tensao de tracao ;
• Tensao de compressao ;
• Tensao de cisalhamento ;
• Tensao elastica ;
• Tensao plastica ;
• Tensao de escoamento . ^{[ 5 ]}

Diferente da pressao nos fluidos, em corpos rigidos os atomos nao tem tanta liberdade e acabam tendo seus movimentos restringidos, ou seja, nao exercem pressao ao seu redor. Se pegarmos uma pedra e largarmos em uma superficie, a unica pressao que a pedra exerce no sistema e a resultante de sua forca peso e da area da sua base, que pressiona a mesa. Portanto, percebemos que a pressao dos solidos e ocasionada necessariamente por uma forca(a propria forca peso, por exemplo) que usa o solido como recurso para ampliar sua forca e area. Este conjunto de informacoes e suficiente para refletir sobre as consequencias dessas tensoes no ambiente em que vivemos.

Uma aplicacao para essas observacoes sao os patins . A patinacao sobre o gelo utiliza dos artificios da pressao para proporcionar menos aderencia aos praticantes do esporte. Vamos entender por que:

O metal utilizado como lamina na sola do sapato de patinacao e muito fino, e sua area de contato e muito pequena frente ao peso do patinador. Como a pressao e inversamente proporcional a area de abrangencia da forca, quanto menor for a largura do metal mais pressao sera feita sobre o gelo.

Assim como a agua, o gelo sofre algumas mudancas de caracteristicas. A que estamos interessados no momento revela que o gelo sobre os patins esta sobre uma pressao tao intensa que acaba trocando de estado da materia e vira liquido mesmo a temperaturas abaixo de zero. Gracas a isso, os patins utilizam a forca peso do patinador para derreter uma fina camada de gelo em baixo da lamina quando esta deslizando, aumentando sua velocidade e lubrificando o caminho. ^{[ 1 ]}

Alguns fenomenos naturais como os glaciares tambem tem fatores relacionados a pressao que os cubos de gelo exercem um sobre o outro, fazendo com que o gelo mais em baixo derreta e o gelo que esta por cima, fazendo uma trilha de agua e escoe os blocos ate algum rio ou oceano (ou ate que sequem).

Ver tambem [ editar | editar codigo-fonte ]

• Atmosfera padrao
• Condicoes normais de temperatura e pressao
• Hidrostatica

Referencias

Ligacoes externas [ editar | editar codigo-fonte ]

• ≪Gas pressure≫ (em ingles)