Hidrostática

Hidrostática – Definição

O estudo científico de fluidos, especialmente líquidos não compressíveis, em equilíbrio com seus arredores e, portanto, em repouso.

A hidrostática tem muitas aplicações em biologia e engenharia, como no projeto de barragens.

Hidrostática, em física, é o estudo científico de fluidos em repouso, especialmente quando sob pressão.

Hidrostática é o ramo da hidrodinâmica que lida com a estatística de fluidos, geralmente confinada ao equilíbrio e pressão de líquidos.

Em sua forma mais simples, a pressão hidrostática é a pressão criada pela água parada ou em repouso (“estática”) (“hidro”).

A pressão hidrostática empurra a água através da rocha.

Em um teste hidrostático, os tubos são enchidos com água e colocados sob pressão para verificar se há vazamentos.

A pressão exercida por um fluido em equilíbrio em um determinado ponto dentro do fluido, devido à força da gravidade.

A pressão hidrostática aumenta em proporção à profundidade medida a partir da superfície por causa do peso crescente do fluido que exerce força descendente de cima.

A pressão hidrostática é a pressão gerada pelo peso do líquido acima de um ponto de medição, quando o líquido está em repouso. A altura de uma coluna de líquido, de densidade uniforme, é diretamente proporcional à pressão hidrostática.

As propriedades hidrostáticas de um líquido não são constantes e os principais fatores que influenciam são a densidade do líquido e a gravidade local.

Ambas as quantidades precisam ser conhecidas para determinar a pressão hidrostática de um determinado líquido.

O que é pressão hidrostática?

A pressão hidrostática é a força que as moléculas de fluido exercem umas sobre as outras por causa da atração gravitacional da Terra.

Essa força ocorre se o fluido está em movimento ou em uma paralisação completa, e força os fluidos para frente ou para fora ao encontrar uma área de menor resistência.

É essa energia que força a água para fora de um buraco em um copo de papel, o gás de um vazamento em um oleoduto e o sangue para fora dos vasos para os tecidos circundantes.

A pressão hidrostática empurra a água para fora das aberturas de um reservatório

Um balde de água com uma bola de metal submersa e uma bola
de espuma flutuante. As pressões hidrostáticas atuando nas paredes do
balde e nas duas esferas são mostradas.

A elevação aumentada aumenta a quantidade de pressão hidrostática.

O fluido que flui para baixo também aumenta a pressão, o que faz com que a água que atravessa as cachoeiras flua mais rápido do que a água que desce pelo riacho até a queda.

A temperatura é outro fator que afeta a pressão porque, quando as temperaturas aumentam, as moléculas se movem mais rapidamente, aumentando a pressão.

As indústrias geralmente usam métodos de teste de pressão hidrostática para garantir que os fluidos permaneçam em ambientes contidos.

Os testes não apenas garantem que as tubulações e outros tipos de contêineres não tenham vazamentos, mas também verificam se os materiais podem suportar o aumento da pressão de possíveis mudanças ambientais.

Não é incomum que as empresas exerçam forças internas 150 vezes maiores do que o normal, enquanto monitoram as mudanças de pressão com instrumentação.

A pressão hidrostática pode causar quedas na pressão arterial

Os vasos sanguíneos têm uma maneira única de manter a pressão adequada em todo o corpo. A pressão hidrostática capilar arterial normalmente mede 35 milímetros de mercúrio, ou 35 mm Hg.

A pressão capilar venosa normalmente mede 15 mm Hg. A força por trás das contrações do coração, juntamente com a gravidade puxando o sangue para longe do coração, causa aumento da pressão.

A natureza porosa dos capilares venosos também diminui a pressão do sangue que flui.

Os constituintes líquidos do sangue fluem naturalmente pelos poros para os tecidos intersticiais devido a essa pressão, deixando para trás lipídios, proteínas e partículas grandes demais para escapar.

Isso geralmente diminui a pressão venosa. Por outro lado, o aumento da pressão dentro dos tecidos exerce força de volta para os capilares, o que é chamado de pressão osmótica hidrostática.

Enquanto a pressão osmótica empurra os fluidos em direção aos poros capilares, as cargas elétricas dos sólidos dentro do vaso fazem com que as moléculas se liguem à medida que fluem no sangue.

Essa reação é chamada de efeito Gibbs-Donnan.

A pressão osmótica e o efeito Gibbs-Donnan trabalhando juntos, puxam fluidos dos tecidos intersticiais para o plasma, o que é conhecido como pressão osmótica colóide.

Quando o corpo percebe uma quantidade anormalmente baixa de pressão venosa, as artérias geralmente compensam se contraindo. Quando ocorre lesão vascular,

o plasma contém um número insuficiente de sólidos ou a pressão arterial diminui e ocorre edema ou inchaço.

O que é equilíbrio hidrostático?

Um volume de fluido, que pode ser um gás ou um líquido, está em equilíbrio hidrostático quando a força descendente exercida pela gravidade é equilibrada por uma força ascendente exercida pela pressão do fluido.

Por exemplo, a atmosfera da Terra é puxada para baixo pela gravidade, mas em direção à superfície o ar é comprimido pelo peso de todo o ar acima, de modo que a densidade do ar aumenta do topo da atmosfera até a superfície da Terra. Esta diferença de densidade significa que a pressão do ar diminui com a altitude, de modo que a pressão para cima de baixo é maior do que a pressão para baixo de cima e esta força ascendente líquida equilibra a força da gravidade para baixo, mantendo a atmosfera a uma altura mais ou menos constante. Quando um volume de fluido não está em equilíbrio hidrostático, ele deve se contrair se a força gravitacional exceder a pressão ou expandir se a pressão interna for maior.

Este conceito pode ser expresso como a equação de equilíbrio hidrostático.

Geralmente é declarado como dp/dz = -g? e se aplica a uma camada de fluido dentro de um volume maior em equilíbrio hidrostático, onde dp é a mudança na pressão dentro da camada, dz é a espessura da camada, g é a aceleração devida à gravidade e ? é a densidade do fluido.

A equação pode ser usada para calcular, por exemplo, a pressão dentro de uma atmosfera planetária a uma determinada altura acima da superfície.

Um volume de gás no espaço, como uma grande nuvem de hidrogênio, vai se contrair inicialmente devido à gravidade, com sua pressão aumentando em direção ao centro.

A contração continuará até que haja uma força externa igual à força gravitacional interna.

Normalmente, esse é o ponto em que a pressão no centro é tão grande que os núcleos de hidrogênio se fundem para produzir hélio em um processo chamado fusão nuclear que libera grandes quantidades de energia, dando origem a uma estrela. O calor resultante aumenta a pressão do gás, produzindo uma força externa para equilibrar a força gravitacional interna, de modo que a estrela fique em equilíbrio hidrostático.

No caso de aumento da gravidade, talvez devido à queda de mais gás na estrela, a densidade e a temperatura do gás também aumentarão, proporcionando mais pressão externa e mantendo o equilíbrio.

As estrelas permanecem em equilíbrio hidrostático por longos períodos, normalmente vários bilhões de anos, mas eventualmente elas ficarão sem hidrogênio e começarão a fundir elementos progressivamente mais pesados. Essas mudanças colocam temporariamente a estrela fora de equilíbrio, causando expansão ou contração até que um novo equilíbrio seja estabelecido.

O ferro não pode ser fundido em elementos mais pesados, pois isso exigiria mais energia do que o processo produziria, então, quando todo o combustível nuclear da estrela acabou se transformando em ferro, nenhuma fusão adicional pode ocorrer e a estrela colapsa. Isso pode deixar um núcleo de ferro sólido, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, dependendo da massa da estrela.

No caso de um buraco negro, nenhum processo físico conhecido pode gerar pressão interna suficiente para interromper o colapso gravitacional, então o equilíbrio hidrostático não pode ser alcançado e acredita-se que a estrela se contrai a um ponto de densidade infinita conhecido como singularidade.

Fonte: mysite.du.edu/www.sensorsone.com/www.drillingformulas.com/www.wagnermeters.com/www.wisegeek.org/adaptivemap.ma.psu.edu