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Estado de Minas FÍSICA

Quem tem medo de elevadores hidráulicos

Conheça a física por trás dos macacos hidráulicos e saiba porque eles são seguros


postado em 02/04/2019 15:30 / atualizado em 03/04/2019 10:38

Quando se troca o oléo ou faz alguma manutenção na parte de baixo de um veículo, a maioria dos centros automotivos utilizam um elevador hidráulico para suspendê-lo. Como esse sistema consegue levantar sem esforço um automóvel e até mesmo um caminhão pesando toneladas? Simples, ele utiliza o Princípio de Pascal que diz: "qualquer alteração na pressão de um fluido é transmitida totalmente para todos os pontos do fluido".
Princípio de Pascal aplicado para suspender caminhões.(foto: Rokim - Divulgação)
Princípio de Pascal aplicado para suspender caminhões. (foto: Rokim - Divulgação)

Isso significa que se o elevador hidráulico estiver formado por dois vasos comunicantes, um mais fino, ambos cheios de óleo. A pressão no pistão hidráulico de menor diâmetro, é transmitida ao pistão de maior diâmetro. De um lado temos um carro que deve ser erguido pelo elevador, do outro lado temos o local onde deve ser aplicada a força que irá pressionar a plataforma para empurrar o líquido e consequentemente empurrar o carro para cima. 

Como uma seringa que se enche de água fazendo o êmbolo se deslocar para fora. A pressão é proporcional à força exercida, mas é inversamente proporcional a área do pistão. Por exemplo, se o fluido estiver em contato com outro pistão de área 10 vezes maior, a força exercida sobre ele será 10 vezes maior do que aquela exercida sobre o primeiro pistão. 

A diferença de pressão entre dois pontos quaisquer de um fluido em equilíbrio estático deve ser igual.

ΔP1 = ΔP2

A pressão é definida pela razão entre a força aplica e a área de sua aplicação

F1/A1 = F2/A2

ΔP é a pressão hidrostática (medida: pascal ou Pa), ou a diferença de pressão entre dois pontos da coluna de fluido, devido ao peso do fluido.
F1 é a força sobre o pistão 1 (medida: newtons ou N)
A1 é a área do pista 1 (médida: metro quadrado ou m²)
F2 é a força sobre o pistão 2
A2 é a área do pistão 2

Pascal poderia parafrasear Arquimedes dizendo "me dê dois vasos comunicantes com líquido que moverei o mundo". 

Conhecendo um pouco da Hidrostática

A Hidrostática é um ramo da Física onde se encontra o Princípio de Pascal. Ele estuda características dos fluidos, como densidade, pressão e força de empuxo, em condições de equilíbrio estático. Em especial, estabelece relações com a pressão exercida sobre corpos imersos em fluidos como o ar atmosférico e a água.

Entre as propriedades físicas dos fluidos, podemos destacar como as mais importantes: densidade, pressão e força de empuxo. Entendemos como fluidos as substâncias capazes de assumir o formato de seu recipiente, mudando sua forma sob a ação de alguma força externa.

A densidade é um parâmetro importante, já que essa propriedade mede a quantidade de matéria que um fluido apresenta em um determinado espaço. Segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), a densidade de um fluido é medida em quilogramas por metro cúbico (kg/m³).

A pressão hidrostática mede a força por unidade de área que um fluido em repouso é capaz de exercer contra uma superfície. Quanto maior for a profundidade de um corpo imerso em um fluido, maior será a pressão exercida sobre ele. A unidade de pressão no SI é o pascal (Pa), que equivale à pressão de 1 newton por metro quadrado (N/m²). Essa relação é fundamental para mergulhadores e alpinistas, pois quanto mais a altitude em relação o mar menor pressão e quanto mais profundo for um mergulho maior será a pressão.

O empuxo, por sua vez, é a força que todo fluido exerce sobre os corpos nele imersos. A força de empuxo é responsável por expelir as bolhas de gás de bebidas gaseificadas. Além disso, faz com que uma cortiça, um navio ou um cubo de gelo flutue sobre a água. A força de empuxo é descrita pelo Teorema de Arquimedes, e sua unidade é o newton (N). 

Outra aplicação são os vasos comunicantes através do Teorema de Stevin. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diversas, observaremos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna. As caixas e reservatórios de água, por exemplo, aproveitam-se desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido.

Artigo de Física do Percurso Pré-Vestibular e Enem.

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