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Física - Ensino Médio
Curso: Física - Ensino Médio > Unidade 13
Lição 2: Pressão e Princípio de PascalPressão e o princípio de Pascal (parte 1)
Neste vídeo, explicamos a diferença entre líquidos e gases (ambos fluidos). Então, iniciamos o cálculo do trabalho realizado em um líquido em um contêiner em forma de U. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA2JV - Vamos aprender
um pouco sobre fluidos. Provavelmente você
já sabe o que é um fluido. Vamos falar um pouco mais sobre
o fluido do ponto de vista da Física, ou até da Química, dependendo do contexto
em que você estiver vendo este vídeo. Vamos lá: fluido é algo que
toma a forma do seu recipiente. Por exemplo, se eu tivesse
uma esfera de vidro. Vamos dizer que esta esfera
está toda cheia de água. Aliás, vamos dizer que
é uma esfera de borracha. Se eu mudasse a forma desta esfera,
como esta forma agora, a água mudaria sua forma também,
se adaptando à forma do recipiente. E o mesmo é verdadeiro se eu tivesse
algo como oxigênio, ou qualquer gás. Então, fluidos em geral se adaptam
à forma do recipiente. Dois exemplos de fluidos
são líquidos e gases. Agora, qual a diferença
entre um líquido e um gás? Um gás
é compressível, o que significa que eu poderia
diminuir o volume do recipiente, e o gás iria ficar mais denso
dentro desse recipiente. Então, você pode pensar, por exemplo,
que, se eu tivesse ar dentro de um balão, eu poderia apertar esse balão,
porque tem ar lá dentro. Eu posso apertar e mudaria
apenas a pressão lá dentro. Por outro lado, líquidos
não são compressíveis. Como eu sei disso? Imagine o mesmo balão,
cheio de água. Se você apertá-lo, você não vai
conseguir mudar o volume desse balão, não importa quanta
força você coloque. Se fosse um balão
cheio de gás, você poderia diminuir o volume
apenas aumentando a pressão, e assim o volume ficaria menor. Então, esta é a diferença
entre um líquido e um gás: gás é compressível,
já líquidos, não. E vamos aprender depois
que podemos passar um gás para líquido
ou líquido para sólido. Enfim, vamos ver
tudo isso mais tarde. Vamos focar nos líquidos, tentar aprender
um pouco sobre o movimento dos líquidos. Vamos dizer que eu tenha este recipiente,
com uma boca menor aqui e, aqui, uma
boca mais larga. Diremos que
a área desta boca é A₁ e a desta, A₂. Vamos preencher isto
com algum líquido. Aqui está. Isto é um líquido,
um tipo de fluido. Líquidos não são compressíveis. Então, vamos pegar o que sabemos
sobre força (na verdade, sobre trabalho) e ver se conseguimos encontrar regras
sobre força, pressão dos líquidos, etc. Então, o que sabemos
sobre trabalho? Trabalho é força
vezes distância. Então, τ = F vezes d. Também podemos pensar como sendo
a energia colocada em um sistema. E aprendemos, na parte
de vantagem mecânica, que o trabalho que entra
é o trabalho que sai. Então, a força vezes distância
que você coloca no sistema é a mesma força vezes distância
que sai do sistema. Mas isso é apenas a lei
de conservação da energia. Porque "trabalho que entra" é apenas a energia que você
põe no sistema, medida em joules, e "trabalho que sai"
é a que sai do sistema. E isso é o mesmo que: "nenhuma energia
é criada ou destruída, só se transforma
em outras formas". Então, vamos usar
esta identificação: "F vezes d" que entra
(Fₑ vezes dₑ) é igual a "F vezes d" que sai
(Fₛ vezes dₛ). Digamos que eu pressionei com
alguma força em toda esta superfície. Então, vamos desenhar
um êmbolo aqui. E eu empurro este êmbolo
para baixo, com uma força F₁. E vamos dizer que eu
empurrei uma distância d₁. Então, esta é a distância. Vamos dizer que eu
empurrei a água d₁ metros. Então, nesta situação, o trabalho é dado por
F₁ vezes d₁. E aqui vai uma pergunta:
quanta água eu desloquei? Qual foi o total
de água deslocado? Qual é esse volume que
eu empurrei para baixo? Bem, o volume que foi deslocado
será esta distância (a altura) vezes a área da base
do cilindro formado. Então, é
A₁ vezes d₁. E nós também sabemos que
o líquido tem que ir para algum lugar, porque sabemos que não
podemos comprimir um líquido. Não podemos mudar
o seu volume total. Então, aqui é onde
o líquido estava. Agora ele vai subir
a uma certa quantia. Vai mudar
uma distância aqui. Mas como saber
qual é essa distância? Bem, sabemos que é a mesma distância
que empurramos lá no início. Vai ser exatamente
o mesmo volume. Então, qual o volume que
foi acrescido aqui? Então, qual o volume
que foi acrescido aqui? Será esta distância 2 (d₂)
vezes esta área da base (A₂). Então, A₁ vezes d₁ é igual a
A₂ vezes d₂. Então, vamos ver
o que podemos fazer. Sabemos que a força aplicada
no início vezes a distância é igual à força do final
vezes a distância final. Vamos pegar
esta equação. Eu vou desenhar
uma linha verde aqui. Assim, não nos perdemos. E vamos dividir os dois lados,
deixe-me reescrever isto. Estou vendo que agora
estou quase sem tempo. Então, o que eu vou fazer
é resolver isso no próximo vídeo. Até lá!