A pressão está presente em diversas situações do nosso cotidiano, da medicina à engenharia e até mesmo no funcionamento do nosso corpo. Compreender esse conceito físico é essencial para analisar fenômenos como o funcionamento de freios hidráulicos, o comportamento da água em reservatórios e até os efeitos da pressão atmosférica nas mudanças climáticas.
Nos estudos de física, principalmente para vestibulares e o ENEM, o entendimento sobre pressão, especialmente nos fluidos, é fundamental. Saber como ela se manifesta e como aplicá-la em cálculos é chave para resolver questões envolvendo hidrostática, termodinâmica e forças sobre superfícies imersas.
O que você vai ler neste artigo:
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O que é pressão?
A pressão é definida como a razão entre a força aplicada perpendicularmente a uma superfície e a área sobre a qual essa força atua. Trata-se de uma grandeza escalar, ou seja, sem direção ou sentido, diferente da força que é vetorial. A fórmula básica que a define é:
P = F / A
Onde:
- P: pressão (em pascal, Pa)
- F: força (em newtons, N)
- A: área (em metros quadrados, m²)
Ou seja, quanto maior a força ou menor a área, maior será a pressão. Isso explica, por exemplo, por que facas afiadas cortam melhor: a área da lâmina é pequena, e mesmo com uma força moderada, a pressão aplicada é elevada.
Exemplo cotidiano
Imagine uma mulher de 60 kg em pé com os dois pés apoiados no chão, cuja área total de contato dos pés é de 120 cm². A força que ela exerce no solo corresponde ao seu peso:
F = m × g = 60 × 10 = 600 N
Convertendo a área para m²:
A = 120 cm² = 0,012 m²
Agora calculemos:
P = 600 N / 0,012 m² = 50.000 Pa
Se essa mesma mulher usar salto alto com área de contato de apenas 4 cm² (0,0004 m²):
P = 600 N / 0,0004 m² = 1.500.000 Pa
Ou seja, a pressão aumentou 30 vezes, somente ao reduzir a área de apoio.
Pressão nos fluidos: um estudo de hidrostática
O que é um fluido?
Fluidos são substâncias capazes de escoar, assumindo a forma do recipiente que os contém. Incluem-se tanto os líquidos quanto os gases, que têm como característica importante não possuírem forma fixa.
Pressão em fluidos estáticos
Quando os fluidos estão em repouso, dizemos que estão em equilíbrio hidrostático. A pressão hidrostática, exercida por um líquido sobre o fundo de um recipiente ou sobre corpos mergulhados, varia conforme a profundidade e é calculada pela fórmula:
P = d × g × h
Onde:
- d: densidade do fluido (kg/m³)
- g: aceleração da gravidade (m/s²)
- h: altura da coluna de fluido (m)
Logo, quanto mais profundo estiver um ponto dentro de um líquido, maior será a pressão ali exercida.
Exemplo prático
Em uma piscina de 2 metros de profundidade, qual a pressão exercida pela água no fundo, considerando que a densidade da água é 1000 kg/m³?
P = 1000 × 10 × 2 = 20.000 Pa
Essa pressão é adicionalà pressão atmosférica, que também atua sobre o líquido.
Pressão atmosférica: uma força invisível
O ar sobre nossas cabeças exerce peso. Essa força, dividida pela área sobre a qual atua, forma a pressão atmosférica. Ao nível do mar, seu valor padrão é de:
P₀ = 1 atm = 1,01 × 10⁵ Pa = 760 mmHg
Essa pressão foi estabelecida por Evangelista Torricelli, usando uma coluna de mercúrio com 76 cm de altura.
Curiosamente, embora não percebamos, nosso corpo está em equilíbrio com essa pressão, se ela variasse bruscamente, como em grandes altitudes, poderíamos sofrer desconfortos, como dores de cabeça, devido à diferença de pressão entre o ambiente e órgãos internos.
Pressão absoluta e pressão manométrica
É comum existirem dois tipos de medidas de pressão:
- Pressão absoluta:a soma da pressão hidrostática com a pressão atmosférica.
P = P₀ + dgh - Pressão manométrica: considera apenas a pressão do fluido, desconsiderando a atmosférica.
P = dgh
Por isso, em muitas situações cotidianas (como medidores de pressão em caldeiras ou pneus), o valor mostrado ignora a pressão atmosférica, sendo chamado de pressão relativa.
Aplicações práticas da pressão em fluidos
A atuação da pressão em fluidos está em diversos contextos práticos. Veja alguns exemplos:
- Freios hidráulicos: utilizam líquidos (fluido incompressível) para transmitir força com eficiência. Graças ao princípio de Pascal, uma pequena força em um ponto gera grande força em outro ponto do sistema.
- Mergulho: quanto mais fundo o mergulhador, maior a pressão da coluna de água sobre seu corpo. Equipamentos reguladores são essenciais para equilibrar essa pressão.
- Aviões: a cabine é pressurizada para compensar a baixa pressão atmosférica em grandes altitudes.
- Caixas d’água: devem ser instaladas em alturas compatíveis com a pressão desejada nas torneiras.
Exemplo:
Se a pressão máxima desejada for de 2 atm, qual a altura mínima da caixa d’água?
Sabemos:
P = P₀ + dgh
2 × 1,01 × 10⁵ = 1,01 × 10⁵ + 1000 × 10 × h
1,01 × 10⁵ = 10.000 × h → h ≈ 10,1 m
Assim, a caixa deve ser instalada a pelo menos 10,1 metrosde altura.
Tabela comparativa de unidades de pressão
|
Unidade |
Símbolo |
Equivalência em Pascal |
|
Pascal |
Pa |
1 Pa |
|
Atmosfera |
atm |
101.325 Pa |
|
Milímetro de mercúrio |
mmHg |
133,3224 Pa |
|
Metro de coluna d’água |
mH₂O |
9803,1176 Pa |
|
Libra por polegada quadrada |
psi |
6894,8 Pa |
Entender o conceito de pressão e a forma como ela atua nos fluidos permite interpretar fenômenos naturais, resolver questões complexas em vestibulares e entender tecnologias fundamentais na vida moderna. Portanto, a correta compreensão das variáveis envolvidas, como densidade, profundidade e área, aliada à aplicação das fórmulas corretas, é indispensável para qualquer estudante que almeja bom desempenho em provas e, mais do que isso, formação científica sólida.