Hidrostática

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A hidrostática, também chamada fluidostática (hidrostática refere-se a água, que foi o primeiro fluido a ser estudado, assim por razões históricas mantém-se o nome) é a parte da física que estuda as forças exercidas por e sobre fluidos em repouso.

[editar] Forças horizontais

A força exercida pela água numa barragem determina-se pelas leis da hidrostática. A pressão exercida pela água é perpendicular à superficie da barragem e varia com a profundidade. A força exercida pela água é uma força distribuída e o seu valor tem que ser calculado por um integral da pressão a multiplicar por uma área que não tem fim.

[editar] Pressão hidrostática

Considerando um grande cubo de água em repouso livre, o peso da água acima dele tem de ser contra-balançado por um aumento de pressão neste cubo. Para um cubo cujo volume tende para zero, ou seja um ponto, esta pressão pode ser exprimida por

$\ P = \rho g h$

em que, usando unidades no sistema SI,

P é a pressão hidro (em pascais);

ρ é a massa específica da água (em kilogramas por metro cúbico);

g é a aceleração da gravidade (em metros por segundo quadrado);

h é a altura do líquido por cima do ponto (em metros).

No caso de a pressão atmosférica não ser desprezível, é necessário acrescentar o valor da sua pressão, tomando a equação o seguinte aspecto

$\ P = p_0 + \rho g h$

[editar] Lei de Arquimedes

Um corpo sólido imerso num fluido sofre a acção de uma força dirigida para cima igual ao peso do fluido deslocado. Isto é devido à pressão hidroestática no fluido.

No caso de um navio, o seu peso é contra-balançado por uma força de impulsão igual ao volume de água que desloca, que corresponderá ao volume submerso do navio. Se lhe for acrescentada mais carga, esse volume submerso vai aumentar, e, com ele, a força de impulsão, permitindo ao barco flutuar.

A descoberta do princípio da impulsão é atribuída a Arquimedes.

[editar] Lei de Pascal

A Lei de Pascal enuncia-se da seguinte forma:

Uma variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm.

Considerando a pressão num ponto A com uma altura h como p_A, se variarmos a sua pressão em $Δ p$ , a sua pressão passará a ser

$p' A = p A + Δ p$

Como A é um ponto genérico, todos os pontos do fluido serão acrescidos de $Δ p$

Mas, $\Delta p = \frac{F}{A}$

Então para dois pontos distintos no fluido, A e B

$Δ p A = Δ p B$

Logo, $\frac{F_A}{A_A} = \frac{F_B}{A_B}$

Uma aplicação prática é a prensa hidráulica. Para um êmbolo de 10m² e outro de 1m², uma força equivalente a 70kg será suficiente para levantar um veículo que pese 700kg, no outro êmbolo.