Vasos comunicantes

Vasos comunicantes é um termo utilizado para designar a ligação de dois recipientes através de um duto fechado.
Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si, constitui um sistema de vasos comunicantes. Um exemplo de vasos comunicantes é o tubo em U. .
Equilíbrio de dois líquidos miscíveis e imiscíveis em dois vasos comunicantes
Quando se tem um único líquido em equilíbrio contido no recipiente, conclui-se que: a altura alcançada por esse líquido em equilíbrio, em diversos vasos comunicantes é a mesma. Qualquer que seja a forma de seção do ramo. E para todos os pontos do líquido que estão na mesma altura obtêm-se também a mesma pressão. Sendo essas propriedades decorrentes da Lei de Stevin
Quando dois líquidos que não se misturam,imicíveis,são colocados num mesmo recipiente,eles se dispõem de modo que o líquido de maior densidade ocupe a parte de baixo e o de menor densidade ocupe a parte de cima.A separação entre eles é horizontal.Por exemplo água e óleo,se forem colocados no mesmo recipiente,o óleo menos denso ficara na parte de cima e a água mais densa permanece na parte inferior.Nos vasos comunicantes, eles se distribuem de forma que as alturas das colunas líquidas,sejam proporcionais às respectivas densidades. Partindo-se do princípio de que: o sistema está em equilíbrio e por ação da gravidade podemos igualar as pressões nos pontos A e B

Pa = Pb
Po + μa.g.Ha = Po + μb.g.Hb
μa.Ha = μb.Hb

Conclui-se que: dois líquidos miscíveis em vasos comunicantes atingem alturas inversamentes proporcionais às suas massas específicas (ou densidades).
Em laboratório os vasos comunicantes encontram aplicações na determinação de densidade e na medição de pressão.

HIDROSTÁTICA: Pressão em um Líquido - Stevin

Constatação experimental da pressão no seio de um líquido
Varias experiências evidenciam a pressão suportada por ume superfície mergulhada no seio de um líquido em equilíbrio Dentre elas citaremos apenas e experiência realizada com a cápsula manométrica . A cápsula manométrica consta essencialmente de uma caixa dotada de uma membrana elástica . A caixa é ligada a um tubo em forma de U por meio de um condutor flexível
Nos ramos do tubo em U colocamos um líquido colorido. Pelo desnível do liquido nos ramos do tubo analisamos a pressão exercida sobre a membrana elástica da capsula.
Inicialmente o líquido alcança o mesmo nível em ambos os ramos do tubo como se vê na figura. Isto se dá porque a pressão exercida na superfície livre do liquido contido no ramo esquerdo é a mesma pressão exercida sobre a superfície da membrana; esta pressão é a pressão atmosférica.
Se você introduzir e cápsula no seio de um líquido em equilíbrio contido num recipiente, notará que se estabelece um desnível nos ramos do tubo em U, fato que comprova a existência de uma força imposta pelo líquido na superfície de membrana, ou seja, comprova a existência de pressão que o líquido exerce sobre a membrana da cápsula A força exercida pelo líquido é perpendicular à superfície da membrana, pois caso contrário a componente tangencial dessa força arrastaria a cápsula, o que não ocorre na prática.
À medida que você aprofunda a cápsula no líquido o desnível no tubo em U aumenta, mostrando que a pressão exercida pelo líquido cresce com a profundidade. Num mesmo ponto, no seio do líquido, você pode girar a capsula à vontade sem acarretar alteração no desnível nos ramos do tubo em U, significando este fato que a pressão independe da orientação da superfície da membrana elástica da cápsula.
A pressão exercida pelo líquido na membrana da cápsula a dita pressão hidrostática. Se à pressão hidrostática adicionarmos a pressão exercida pela atmosfera sobreposta ao líquido teremos a chamada pressão absoluta .
Do que ficou dito até o momento, você conclui que no seio de um líquido a uma dada profundidade a pressão é igual em todos os pontos. Em outras palavras se considerarmos um plano paralelo à superfície do líquido a pressão será a mesma em todos os pontos deste plano. Dados agora dois pontos A e B, localizados em diferentes profundidades, no seio do líquido, qual será a diferença de pressão de um ponto para outro? A resposta a essa pergunta á dada peio Principio de Stevin que passamos a enunciar.

Principio fundamental da Hidrostática ( Princípio de Stevin)

"A diferença entre as pressões em dois pontos considerados no seio de um líquido em equilíbrio (pressão no ponto mais profundo e a pressão no ponto menos profundo) vale o produto da massa especifica do líquido pelo módulo da aceleração da gravidade do local onde é feita a observação, pela diferença entre as profundidades consideradas."
A partir do Teorema de Stevin podemos concluir :
è A pressão aumenta com a profundidade. Para pontos situados na superfície livre, a pressão correspondente é igual à exercida pelo gás ou ar sobre ela. Se a superfície livre estiver ao ar atmosférico, a pressão correspondente será a pressão atmosférica, patm .

HIDROSTÁTICA: Massa específica e densidade
A massa específica (m ) de uma substância é a razão entre a massa (m) de uma quantidade da substância e o volume (V) correspondente:
Uma unidade muito usual para a massa específica é o g/cm3 , mas no SI a unidade é o kg/m3 . A relação entre elas é a seguinte:
Assim, para transformar uma massa específica de g/cm3 para kg/m3, devemos multiplicá-la por 1.000 . Na tabela a seguir estão relacionadas as massas específicas de algumas substâncias.

Substância
Água
1,0
1.000
Gelo
0,92
920
Álcool
0,79
790
Ferro
7,8
7.800
Chumbo
11,2
11.200
Mercúrio
13,6
13.600
ObservaçãoÉ comum encontrarmos o termo densidade (d) em lugar de massa específica (m ). Usa-se "densidade" para representar a razão entre a massa e o volume de objetos sólidos (ocos ou maciços), e "massa específica"para líquidos e substâncias.

HIDROSTÁTICA: Pressão

Consideremos uma força aplicada perpendicularmente a uma superfície com área A. Definimos a pressão (p) aplicada pela força sobre a área pela seguinte relação:
p=f
a
1 dyn/cm2 (bária) = 0,1 Pa1 kgf/cm2 = 1 Pa1 atm = 1,1013x105 Pa1 lb/pol2 = 6,9x103 Pa

O conceito de pressão nos permite entender muitos dos fenômenos físicos que nos rodeiam. Por exemplo, para cortar um pedaço de pão, utilizamos o lado afiado da faca (menor área), pois, para uma mesma força, quanto menor a área, maior a pressão produzida.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES:
O princípio de Arquimedes diz basicamente que há uma força vertical e para cima que alivia o peso de um corpo quando submerso num fluido. Pelo princípio, esta for,ça é proporcional à densidade do fluido e ao volume do corpo e recebe o nome de EMPUXO:
E= m.V.g
Há uma história da antiguidade bastante conhecida sobre os estudos hidrostáticos de Arquimedes. Trata-se do chamado problema da coroa. Hiero, rei de Siracusa, encomenda uma coroa que paga como se fosse de ouro puro, mas posteriormente suspeita que o ourives fez mistura do ouro com prata. Arquimedes resolve o problema determinando o volume da coroa, para o que a submerge num recipiente completamente cheio de água e pesa em seguida o líquido derramado. Averigua assim a densidade da coroa e calcula a proporção de prata que o desleal ourives utiliza. Conta-se que Arquimedes inventou este procedimento quando, ao se introduzir num recipiente completamente cheio de água para se lavar, parte dela transborda. Sai então do banho a gritar Eureka! Que em grego significa "Descobri".
No link abaixo você pode conferir uma animação interativa sobre o princípio de Arquimedes da força de Empuxo:
Força de Empuxo

CONTINUAÇAO:EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

Deste experimento podemos concluir facilmente que a pressão atmosférica é equivalente à pressão exercida por uma coluna de 76 cm de Hg. Para determinar esse valor em Pascal, precisamos lembrar que a força exercida por qualquer corpo é o Peso :
P = m.ge que a densidade deste corpo é dada por
m = m/ventão isolando a massa nesta equação da densidade temos que
m = V.me, já que o volume é a área da base multiplicada pela altura:
V = A.hentão
m = A.h.mComo
Pressão = F/Ae F é o Peso P, conclui-se que
Pressão = m.h.g
Com essa relação, podemos então calcular a pressão atmosférica em Pascal se soubermos a densidade do Mercúrio: 13600 Kg/m3

CONTINUAÇAO:EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

O tubo com água foi colocado na água com o orifício inferior tapado, e quando este foi destapado esperava-se que a água contida no tubo descesse até um nível da coluna de líquido que estabilizasse a pressão atmosférica, porém não se observou mudança alguma, foi então que Torricelli teve a brilhante idéia de realizar o mesmo experimento com outro líquido, mais denso: o Mercúrio (Hg). O que se observou com o Mercúrio foi:

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI:
O experimento de Torricelli foi um procedimento que visava medir o valor da pressão atmosférica. Para isso, Torricelli colocou água em um recipiente e imergiu um tubo também contendo água, conforme a figura abaixo: