Flashcard FC279390
A pressão em um ponto de um fluido em equilíbrio depende da orientação da superfície do sensor?
Fluidostática
CEBRASPE (CESPE) · 2021
A pressão em um ponto de um fluido em equilíbrio depende da orientação da superfície do sensor?
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Resposta
Não. A pressão é escalar e independe da orientação; \(P=P_{atm}+\rho g h\).
Explicação:
Em um ponto do fluido em equilíbrio a pressão é a mesma em todas as direções (Princípio de Pascal). Um sensor pequeno mede a pressão normal à sua superfície, porém esse valor não muda com a inclinação do sensor.
O fator \(\cos\theta\) surge ao projetar forças ou áreas: a força normal sobre uma área inclinada é \(F_n=P\,A\). Sua componente vertical é \(F_v=F_n\cos\theta=P\,A\cos\theta\), que equivale a \(P\,A_{proj}\) com \(A_{proj}=A\cos\theta\). Assim, a pressão pontual permanece \(P\).
Exemplo:
Água com \(\rho=1000\ \mathrm{kg/m^3}\), \(g=9{,}8\ \mathrm{m/s^2}\) e \(h=2\ \mathrm{m}\):
\(P=P_{atm}+\rho g h=101325+1000\cdot9{,}8\cdot2=120925\ \mathrm{Pa}.\)
Sensor de área \(A=0{,}01\ \mathrm{m^2}\) inclinado \(45^\circ\):
\(F_n=P A=120925\cdot0{,}01=1209{,}25\ \mathrm{N}.\)
Componente vertical: \(F_v=F_n\cos45^\circ=1209{,}25\cdot\frac{1}{\sqrt{2}}=855{,}0\ \mathrm{N}\), que também se obtém por \(F_v=P A_{proj}=120925\cdot(0{,}01\cdot\frac{1}{\sqrt{2}})=855{,}0\ \mathrm{N}.\)
Explicação:
Em um ponto do fluido em equilíbrio a pressão é a mesma em todas as direções (Princípio de Pascal). Um sensor pequeno mede a pressão normal à sua superfície, porém esse valor não muda com a inclinação do sensor.
O fator \(\cos\theta\) surge ao projetar forças ou áreas: a força normal sobre uma área inclinada é \(F_n=P\,A\). Sua componente vertical é \(F_v=F_n\cos\theta=P\,A\cos\theta\), que equivale a \(P\,A_{proj}\) com \(A_{proj}=A\cos\theta\). Assim, a pressão pontual permanece \(P\).
Exemplo:
Água com \(\rho=1000\ \mathrm{kg/m^3}\), \(g=9{,}8\ \mathrm{m/s^2}\) e \(h=2\ \mathrm{m}\):
\(P=P_{atm}+\rho g h=101325+1000\cdot9{,}8\cdot2=120925\ \mathrm{Pa}.\)
Sensor de área \(A=0{,}01\ \mathrm{m^2}\) inclinado \(45^\circ\):
\(F_n=P A=120925\cdot0{,}01=1209{,}25\ \mathrm{N}.\)
Componente vertical: \(F_v=F_n\cos45^\circ=1209{,}25\cdot\frac{1}{\sqrt{2}}=855{,}0\ \mathrm{N}\), que também se obtém por \(F_v=P A_{proj}=120925\cdot(0{,}01\cdot\frac{1}{\sqrt{2}})=855{,}0\ \mathrm{N}.\)
Veja como foi cobrado:
https://flashcardsconcursos.com.br/portal/flashcard/278345
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