DILATAÇÃO TÉRMICA

TURMAS: 201, 202, 203 e 204

Neste arquivo se apresentam algumas simulações e objetos interativos sobre o conteúdo que estamos estudando "Dilatação Térmica"


Simulações e Objetos Interativos Labvirt (O Laboratório Didático Virtual é uma iniciativa da Universidade de São Paulo - USP, atualmente coordenado pela Faculdade de Educação).




Rede Elétrica

Uma rede elétrica apresenta sempre uma folga no comprimento do fio entre dois postes. A folga é para evitar uma tração ou possível ruptura no fio, quando ele diminui de comprimento com a diminuição de
temperatura.

Acesse o link a seguir:
http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_termo_rede.htm



A Ferrovia

Uma equipe de engenheiros e técnicos discute sobre o espaçamento mínimo necessário entre os trilhos de uma ferrovia em construção para que o projeto seja concluído sem causar prejuízos à população da cidade local.

Acesse o link a seguir:
http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_termo_ferrovia.htm


Indústria Metalúrgica

O forno que tempera peças metálicas de uma indústria metalúrgica tem seu termômetro quebrado. Algumas peças precisam ser temperadas com máxima urgência para serem exportadas. O usuário deve ajudar os operários a encontrar a temperatura correta de trabalho do forno.

Acesse o link a seguir:
http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_termo_metalurgica.htm



ATENÇÃO ALUNOS!

APÓS REALIZAR AS ATIVIDADES DOS OBJETOS EDUCACIONAIS DO LABVIRT, RESPONDA UMA FICHA DE AVALIAÇÃO SOBRE O RESPECTIVO CONTEÚDO.
Portanto, cliquem no link da sua respectiva turma e responda o questionário. O questionário pode ser respondido e enviado em dupla, mas não esqueça de citar os nomes.


TURMA 201
https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dFhzbEVMc1o0WVB2OXJRX25oUUc3QWc6MQ

TURMA 202

https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dEJPSFVCNXNwVThhZnl5MWNEZ0g5ZHc6MQ

TURMA 203

https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dDRHakFLZDZuZnZaZGxjZ3JXckxiMkE6MQ

204

TURMA 204

https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dFhTWUd1U21jZnZWOV9LbjdqcVBnRGc6MQ

 

Hidrodinâmica

Em física, hidrodinâmica (ou dinâmica de fluidos) é uma sub-disciplina de mecânica dos fluidos que lida com a ciência de fluxo de fluido — a ciência natural de fluidos (líquidos e gases) em movimento. Tem várias especialidades em si, incluindo a aerodinâmica (o estudo do ar e outros gases em movimento) e hidrodinâmica (o estudo dos líquidos em movimento). Dinâmica de fluidos tem uma vasta gama de aplicações, incluindo o cálculo das forças e momentos nas aeronaves, a determinação da taxa de fluxo de massa de petróleo através de gasodutos, a previsão de condições meteorológicas, a compreensão nebulosas no espaço interestelar e, modelagem de detonação de armas de fissão. Alguns de seus princípios são ainda utilizados em engenharia de tráfego, onde o tráfego é tratado como um fluido contínuo.

Dinâmica de fluidos oferece uma estrutura sistemática subjacente a estas disciplinas práticas, que abrange as leis empíricas e semi-empíricos, a partir de medição de vazão e utilizados para resolver problemas práticos. A solução para um problema de dinâmica de fluidos normalmente consiste em calcular várias propriedades do fluido, tais como velocidade, pressão, densidade e temperatura, como as funções do tempo e espaço.

FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE

o    Tensão Superficial

o    Capilaridade

o    Viscosidade

Em circunstâncias particulares de nosso cotidiano, uma série de fenômenos físicos relacionados com os líquidos em equilíbrio, aparentemente contradizem a lei fundamental da hidrostática e, como decorrência, parecem também negar as demais leis que explicam as propriedades dos líquidos em equilíbrio. São os fenômenos de superfície.

A importância dos fenômenos de superfície vai muito além da curiosidade que, eventualmente, poderão despertar. Eles apresentam um conjunto de aplicações, algumas delas diretamente ligadas ao nosso dia-a-dia e, outras, fazendo parte do processo de vida de organismos vegetais e animais. Você, provavelmente, não terá por enquanto explicações muito elaboradas para os mesmos. Poderá, mesmo assim, emitir sua opinião a respeito de alguns destes fenômenos como os que estão sendo a seguir citados.

• A Lei de Arquimedes diz que, um corpo mais denso que o um líquido, afunda no mesmo, pois terá um peso maior que o empuxo por ele recebido. sabendo que a massa específica do aço é cerca de 7,8 vezes maior que a massa específica da água, você arriscaria afirmar que uma agulha poderá não afundar neste líquido? E que alguns insetos podem caminhar sobre a água?
• Sabe-se que os líquidos em equilíbrio assumem a forma dos recipientes que os contém. No entanto, ao caírem algumas gotas de água sobre uma superfície encerada, ao invés de se espalharem de acordo com a previsão das leis do equilíbrio, elas assumem uma forma quase esférica. Do mesmo modo, as gotas de mercúrio que rolam numa superfície plana, também mostram que os líquidos podem ter forma própria. Como se explica tais contradições?
• No estudo das condições de equilíbrio dos líquidos, contidos em recipientes, afirmou-se que a superfície livre dos mesmos é plana e horizontal. Por outro lado, você já observou como fica a superfície livre da água numa proveta ou no tubo em U? Ou, ainda, como se apresenta a superfície livre de um líquido qualquer no gargalo de uma garrafa?
• Foi observado, e confirmado pela lei de Stevin, que um líquido em equilíbrio em sistemas de vasos comunicantes atinge a mesma altura em todos os vasos do sistema. Isto também é válido para recipientes de pequenas alturas, tipo tubos capilares? >
• O escoamento dos líquidos ocorre de forma contínua. No entanto, um líquido que escoa lentamente de um conta-gotas flui continuamente ou o faz através de pingos sucessivos?
• Nas residências usam-se para limpeza, higiene corporal e lavagem da roupa, sabão e sabonetes. Qual a verdadeira função do sabão? E dos detergentes?

Tensão Superficial

A superfície livre dos líquidos em equilíbrio se comportam como uma membrana tensa (esticada).

Entre as moléculas que constitui a matéria existe forças de interação de origem elétrica. A tensão superficial surge graças à presença destas forças atrativas em são explicadas pelo modelo cinético-molecular. Tais forças adquirem valores consideráveis quando a distância entre as moléculas é da ordem de 10^-6cm, como acontece nos líquidos e principalmente nos sólidos. Para distâncias maiores, como no caso dos gases, as forças de interação molecular são praticamente nulas.

A tensão superficial apresenta algumas características:

1. tem o mesmo valor em todas as direções;
2. não depende da espessura e extensão da membrana;
3. varia com a temperatura e com a natureza da superfície de contato - diminui conforme aumenta a temperatura;

Capilaridade

Diferentemente dos sólidos os líquidos podem fluir. Suas partículas se movem quase independentemente umas das outras, mas não tão livremente como as partículas de um gás. Forças de atração conhecidas como forças de coesão, agem entre as partículas do líquido. Entre as partículas de um líquido e as do material em que estão encostados também existe uma força de atração chamada de força de adesão. O efeito resultante das forças de adesão e coesão produzem a capilaridade.

A capilaridade é uma conseqüência da tensão superficial.

Sendo a força associada à tensão superficial paralela à superfície da película líquida, ela atua no sentido de puxar o líquido para cima, o que provoca uma ascensão do mesmo através do tubo capilar. O líquido subirá até alcançar um peso igual ao módulo desta força. Pode-se concluir então, que a altura alcançada pelo líquido depende, basicamente, da tensão superficial do líquido e do raio do tubo capilar. Isso só acontece quando duas paredes estiverem muito próximas uma da outra.

Esse fenômeno contribui muito na circulação da seiva pelos tubos capilares existentes nos caules das plantas. Nas lamparinas a álcool ou querosene, o combustível consegue atingir a chama por capilaridade.

Menisco

Quando um líquido encontra uma superfície sólida ele adquire uma forma curva chamada menisco. A forma do menisco depende da relação entre as forças de adesão e coesão.

Viscosidade

No movimento de um líquido existe atrito entre suas moléculas e que é traduzido por uma grandeza denominada viscosidade. A água possui viscosidade muito pequena, por isso escoa com facilidade, enquanto o óleo possui uma viscosidade maior, isto é, escoa com mais dificuldade.

Quando um líquido se move por um tubo, o atrito das diversas camadas líquidas entre si e com as paredes do tubo determina que nem todos os pontos do líquido se movam com a mesma velocidade. Um líquido é tanto mais perfeito quanto menos viscoso for. A viscosidade de um líquido depende de muitos fatores porém o que mais influi é a temperatura: a viscosidade diminui à medida que a temperatura aumenta. É muito comum aquecer os frascos com mel a fim de conseguir que o mesmo flua com rapidez.

REGIMES DE ESCOAMENTO

 

Quando um fluido está em movimento, o seu escoamento pode ser caracterizado como um entre dois tipos principais. O escoamento se diz lamenar ou estacionário se cada partícula do fluido segue uma trajetória definida e suave, e se as trajetórias das partículas não se cruzam. No escoamento lamenar, portanto, a velocidade do fluido, em cada ponto, permanece constante com o tempo. Ex.: a água se movendo num rio calmo, de leito regular e sem obstáculos.

Outro tipo de escoamento é o rotacional ou turbulento. O escoamento turbulento é um escoamento irregular, caracterizado por regiões de pequenos vórtices. Como exemplo, o escoamento da água numa corrente irregular, caracterizado por regiões de pequenos vórtices. Como exemplo, o escoamento da água numa corrente fica turbulento nas regiões onde as rochas, ou outros obstáculos, estão no leito e contribuem para a formação dos rápidos encachoeirados.

 

Trabalho de Pequisa

Trabalho em grupo ( até 4 componentes)

Turmas: 201, 202, 203, 204 e 205.

Data da entrega: 09/05/2012


 

Realizar um trabalho de pesquisa bibliográfica em diversas fontes (livros, revistas, jornais, meios eletrônicos, entre outros) sobre o tema "PRESSÃO ARTERIAL", estabelecendo a relação deste tema com a FÍSICA.





O trabalho deverá conter os seguintes ítens (mínimos):

- Capa
- Introdução
- Desenvolvimento
- Conclusão
- Referências Bibliográficas

 

Para digitar o trabalho utilizar:

- Margem: 3 cm para Superior e Esquerda; e 2 cm para Inferior e Direita

- Fonte: ARIAL ou TIMES NEW ROMAN

- Tamanho da fonte: 12

- Cor da fonte: preto

- Espaçamento entre linhas: 1,5

- Justificar o texto

 

Lei de Stevin

Teoria e aplicações

Luis Fábio S. Pucci*

       
        Simon Stevin foi um físico e matemático belga que concentrou suas pesquisas nos campos da estática e da hidrostática, no final do século 16, e desenvolveu estudos também no campo da geometria vetorial. Entre outras coisas, ele demonstrou, experimentalmente, que a pressão exercida por um fluido depende exclusivamente da sua altura.

         A lei de Stevin está relacionada com verificações que podemos fazer sobre a pressão atmosférica e a pressão nos líquidos. Como sabemos, dos estudos no campo da hidrostática, quando consideramos um líquido qualquer que está em equilíbrio, temos grandezas importantes a observar, tais como: massa específica (densidade), aceleração gravitacional local (g) e altura da coluna de líquido (h).

        É possível escrever a pressão para dois pontos distintos da seguinte forma:

<>

P_A = d g h_A
P_B = d g h_B        

        
          Nesse caso, podemos observar que a pressão do ponto B é certamente superior à pressão no ponto A. Isso ocorre porque o ponto B está numa profundidade maior e, portanto, deve suportar uma coluna maior de líquido.

         Podemos utilizar um artifício matemático para obter uma expressão que relacione a pressão de B em função da pressão do ponto A (diferença entre as pressões), observando:

 P_B - P_A = dgh_B - dgh_A
P_B - P_A = dg (h_B - h_A)
P_B - P_A = dgh
P_B = P_A + dgh         

        Utilizando essa constatação, para um líquido em equilíbrio cuja superfície está sob ação da pressão atmosférica, a pressão absoluta (P) exercida em um ponto submerso qualquer do líquido seria:

 

P = P_atm + P_hidrost

P = P_atm + d g h

 

Vasos comunicantes

        Uma das aplicações do Teorema de Stevin são os vasos comunicantes. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diversas, observaremos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna.

<>

         As demais grandezas são constantes para uma situação desse tipo (pressão atmosférica, densidade e aceleração da gravidade).
         As caixas e reservatórios de água, por exemplo, aproveitam-se desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido.

Referências

CARVALHO NETO, C. Z. OMOTE, N. & PUCCI, L. F. S. Física vivencial. São Paulo: Laborciência Editora, 1998.

MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de física. 5ª ed. São Paulo: Scipione, 2000.

*Luis Fábio S. Pucci é licenciado em Física e Matemática. Mestre em Educação, é professor do Instituto Galileo Galilei para a Educação.

Fonte: http://educacao.uol.com.br/fisica/lei-de-stevin.jhtm

EXERCÍCIO

Um reservatório contém água, cuja densidade é 1g/cm³, até uma altura de 10m. a pressão atmosférica local é 10⁵ N/m² e a aceleração da gravidade é g= 10m/s². determine a pressão no fundo do reservatório  expressa em N/m².

 Resposta: 2.10⁵ N/m².

Pressão Atmosférica

        A Terra está envolvida por uma camada de ar, denominada atmosfera, constituída por uma mistura gasosa cujos principais componentes são o oxigênio e o nitrogênio. A espessura dessa camada não pode ser perfeitamente determinada, porque, à medida que aumenta a altitude, o ar se torna muito rarefeito, isto é, com pouca densidade.

        O ar, sendo composto por moléculas, é atraído pela força de gravidade da Terra e, portanto, tem peso. Se não o tivesse escaparia da Terra, dispersando-se pelo espaço. Devido ao seu peso, a atmosfera exerce uma pressão, chamada pressão atmosférica, sobre todos os objetos nela imersos.

        

 "A atmosfera terrestre é composta por vários gases, que exercem uma pressão sobre a superficie da Terra. Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude do local, pois à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto, exercendo uma pressão cada vez menor".

Evangelista Torricelli (1608-1647)

O físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou uma experiência para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar. Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo.

Barômetro de mercurio. Experimento realizado por Torricelli em 1643.

         Na figura, as pressões nos pontos A e B são iguais (pontos na mesma horizontal e no mesmo líquido). A pressão no ponto A corresponde à pressão da coluna de mercúrio dentro do tubo, e a pressão no ponto B corresponde à pressão atmosférica ao nível do mar:

      
p_B = p_A è p_ATM = p_coluna(Hg)

       Como a coluna de mercúrio que equlibra a pressã atmosférica é de 76 cm, dizemos que a pressão atmosférica ao nível do mar equivale à pressão de uma coluna de mercúrio de 76 cm. Lembrando que a pressão de uma coluna de líquido é dada por dgh (g = 9,8 m/s²), temos no SI :

p_ATM @ 76cmHg = 760mmHg = 1,01x10⁵ Pa

        

            A maior pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (altitude nula). Para qualquer outro ponto acima do nível do mar, a pressão atmosférica é menor. A tabela a seguir apresenta a variação da pressão atmosférica de acordo com a altitude.

Altitude (m)	Pressão atmosférica (mmHg)	Altitude (m)	Pressão (mmHg)
0	760	1200	658
200	742	1400	642
400	724	1600	627
600	707	1800	612
800	690	2000	598
1000	674	3000	527

         Os manômetros (medidores de pressão) utilizam a pressão atmosférica como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão atmosférica. Tais pressões chamam-se pressões manométricas. A pressão manométrica de um sistema pode ser positiva ou negativa, dependendo de estar acima ou abaixo da pressão atmosférica. Quando o manômetro mede uma pressão manométrica negativa, ele é chamado de manômetro de vácuo.psi (libra por polegada ao quadrado) que corresponde a, aproximadamente, 0,07 atm. Assim, a pressão lida no mostrador - 26 psi - é igual a 1,8 atm, aproximadamente.          No manômetro utilizado em postos de gasolina (os médicos usam um sistema semelhante) para calibração de pneus (Figura 1), a unidade de medida é o

Fonte: http://focofisica.blogspot.com.br/2008/07/presso-atmosfrica-e-experincia-de.html

Pressão Hidrostática

        Ao mergulharmos em uma piscina, a água irá exercer uma pressão sobre nós. Quanto mais fundo mergulharmos, maior será essa pressão. Agora, imagine que o líquido contido pela piscina não seja água, mas outro mais denso.

         Nessa situação, a pressão vai aumentar, pois o peso do líquido sobre nós também será maior. E, se estamos falando de peso, é porque a força da gravidade, que o compõe, influencia a pressão exercida pelo líquido, também chamada de pressão hidrostática.

         A partir disso, é possível concluir que a pressão hidrostática depende da profundidade, da densidade do líquido e da gravidade local.

         A pressão hidrostática é determinada pela seguinte expressão matemática:

<><>

Onde:

d é a densidade do liquido

g é a aceleração da gravidade

h é a profundidade

         Esta equação foi publicada pela primeira vez em 1586, pelo físico holandês Simão Stevin. Por isso fico conhecida como lei de Stevin.

        Uma conseqüência importante de lei de Stevin é o fato de a pressão hidrostática não depender da área de contato do líquido.        Observe a seguinte figura:
<><><>

        Apesar de os recipientes terem bases com áreas diferentes, essas bases estão submetidas à mesma pressão, pois os dois líquidos estão com a mesma altura, ou seja:
<>

Clic no link abaixo e realize a atividade simulada da relação entre a pressão hidrostática e a profundidade do líquido.

http://www.walter-fendt.de/ph14br/hydrostpr_br.htm

Exercícios - Pressão e Densidade

1. (Fuvesp-SP) Eva possui duas bolsas, A e B, idênticas, nas quais coloca sempre os mesmos objetos. Com o uso das bolsas, percebeu que a bolsa A marcava o seu ombro. Curiosa, verificou que a largura da alça da bolsa A era menor do que a de B. então, Eva concluiu que:

a) o peso da bolsa B era maior.

b) a pressão exercida pela bolsa B no seu ombro era menor.

c) a pressão exercida pela bolsa B no seu ombro era maior

d) o peso da bolsa A era maior.

e) as pressões exercidas pelas bolsas são iguais, mas os pesos são diferentes.

2. (UFRGS-RS) No dia a dia, é comum utilizarmos ferramentas de “corte”, por exemplo, a faca. A maior ou menor facilidade que encontramos para cortar pão, carne ou outro alimento está diretamente ligada ao fato de essa faca estar mais ou menos “afiada”. Faça uso do conceito de pressão e justifique esse fato.

3. Uma pessoa comprime um percevejo contra uma mesa de madeira, exercendo uma força de 20 N. Sabendo que a ponta do percevejo tem de 0,10 mm de diâmetro, calcule em N/m², a pressão exercida pela ponta do percevejo.  R: 2,6 x 10⁹ N/m²

4. Determine a pressão média exercida por um prédio de 300 toneladas e base de 200 m² nos seus pontos de contato com o solo. Adote g = 10 m/s². R: 1,5 x 10⁴ Pa

5. (Faap-SP) Uma banqueta de três pernas pesa 50 N e cada perna tem seção reta de área 5 cm². Se uma pessoa de peso 700 N subir na banqueta, qual será a pressão que cada perna exercerá no chão? R: 5 x 10⁵ Pa

6. Uma olaria produz um tipo de tijolo com o formato de um paralelepípedo, de medidas 8 cm, 15 cm e

30 cm, e peso 45 N. determine, no SI, a pressão exercida por esse tijolo sobre um alicerce se:

a) ele for assentado sobre a base maior. R: 1 x 10³ Pa

b) se ele for assentado sobre a base menor. R: 3,75 x 10³ Pa

c) for construída uma coluna com 100 desses tijolos empilhados verticalmente, nas condições citadas nos itens a e b. R_a: 1 x 10⁵ Pa  e  R_b: 3,75 x 10⁵ Pa

7. Um jovem de 80 kg de massa está em pé em cima de uma cadeira apoiada no solo em quatro pontos. A massa da cadeira é desprezível, e cada apoio do móvel tem área aproximada de 10 cm². Considere a área de cada pé do jovem aproximadamente igual a 160 cm² e a aceleração da gravidade g = 10 m/s².

a) Qual a pressão exercida, em N/m2, pelo jovem sobre o solo quando está em pé sobre a cadeira?

R: 2 x 10⁵ N/m²

b) A pressão exercida, em N/m2, pelo jovem sobre o solo quando ele desce da cadeira e fica apoiado apenas sobre seus pés aumenta ou diminui? Por quê?    R: 2,5 x 10⁴ N/m²

8. Um técnico de laboratório, ao analisar diferentes marcas de óleos lubrificantes, utilizou como amostra 240 cm³ do óleo X, de massa 180 g. Determine a densidade do óleo e g/cm³ e em unidades do SI.

9. Qual a massa correspondente ao volume de 600 cm³ de:

a) mercúrio, cuja densidade é 13,6 g/cm³;

b) gasolina, cuja densidade é 0,7 g/cm³;

c) água, cuja densidade é 1,0 g/cm³;

10. (Unimep-SP) Se a densidade do óleo é 0,92 g/cm³, a massa contida em 2 litros de óleo vale:

a) 1840 kg                   b) 1,84 g                     c) 1,08 kg                    d) 1,84 kg                   e) 184 g

11. (UFRGS-RS) Três cubos A, B e C, maciços e homogêneos, têm o mesmo volume de 1 cm³. As massas desses cubos são, respectivamente, 5 g, 2 g e 0,5 g. em qual das alternativas os cubos aparecem em ordem crescente de massa específica?

a) A, B e C                 b) C, B e A                 c) A, C e B                 d) C, A e B                 e) B, A e C

12. (UFPA) Numa proveta graduada em cm³, contendo água até o nível de 1300 cm³, colocou-se em uma esfera metálicade 88 g. Com a introdução dessa esfera, o nível da água subiu a 1308 cm³. A massa específica do metal, em g/cm³ , é:

a) 0,1                        b) 8,0                         c) 11,0                      d) 14,8                       e) 704,0