A hidrostática é uma área da Física focada no estudo do comportamento dos fluidos em condições de equilíbrio estático. Envolve a aplicação de conceitos como densidade e pressão através de leis matemáticas como os teoremas de Arquimedes e Pascal. Continue lendo para saber mais sobre esse campo de estudo. 

Principais conceitos da hidrostática 

Os conceitos mais relevantes da hidrostática são: 

• Pressão;
• Densidade; 
• Empuxo.

Esses conceitos juntos auxiliam na compreensão da forma como os fluidos se portam em repouso. Para isso, consideraremos somente os fluidos ideais, aqueles não compressíveis e formados somente por moléculas que não interagem entre si. 

O que é pressão hidrostática?

Recebe o nome de pressão hidrostática, a pressão que um fluido exerce contra as paredes do seu recipiente. Trata-se de uma pressão diretamente proporcional à profundidade desse fluido. Quanto mais fundo maior é a pressão. 

Segundo o Teorema de Pascal, a pressão é uniformemente distribuída ao longo de um fluido. Então todos os pontos que se encontram na mesma profundidade estão sujeitos à mesma pressão. 

Um exemplo prático para compreender esse teorema é observar a forma adquirida por uma bexiga ou uma bola. Quando estão cheias, a bola e a bexiga adquirem formato esférico. No interior do fluido (nesse caso, o ar) a pressão é igualmente distribuída por todos os pontos. 

Unidades de medida de pressão

O pascal e o atm são as unidades de medida de pressão mais utilizadas, confira os seus valores:

• O pascal é equivalente à força de 1 newton aplicada a uma área de 1 m².
• O atm é equivalente ao valor da pressão atmosférica ao nível do mar, em torno de 1.105 Pa.

O centímetro de mercúrio (cmHg) ou o milímetro de mercúrio (mmHg) são unidades de medida da pressão não tão comuns de serem utilizadas. Contudo, ainda podem ser observadas em aparelhos que a pressão arterial (esfigmomanômetros) assim como nos medidores de pressão de cilindros e botijões de gás. 

O que é densidade?

A densidade é um conceito bastante importante para os estudos da hidrostática. Refere-se a quantidade de matéria presente em certo volume, ou seja, contida no espaço ocupado por um corpo ou fluido. 

A definição da densidade é feita com base na água pura em temperatura ambiente, por ser esta uma substância abundante e encontrada com facilidade. A densidade da água é de: 1 kg/L, 1 g/cm³ ou 1000 kg/m³.

Conhecendo a densidade de uma substância, é possível descobrir se ele flutua ou afunda na água. Os corpos menos densos do que a água flutuam, enquanto os mais densos do que a água afundam. 

O que é empuxo?

A força que os fluidos exercem sobre os objetos mergulhados em seu interior recebe o nome de empuxo. Por exemplo, ao tentar colocar uma bola dentro d’água logo percebemos que existe uma grande força que tenta expulsá-la conforme a bola afunda. 

O valor do empuxo é igual ao valor do peso do fluido que foi deslocado em decorrência da entrada de um corpo em um fluido. A força do empuxo aponta para cima e depende: 

• Do volume imerso (parte do corpo que está dentro do fluido);
• Da densidade do fluido;
• Da força da aceleração da gravidade. 

Fórmulas da hidrostática

As fórmulas mais importantes da hidrostática têm como objetivo calcular parâmetros como empuxo e pressão. 

Teorema de Stevin

Confira abaixo a fórmula conhecida como teorema de Stevin:

ΔP = dg Δh

Sendo: 

ΔP – diferença de pressão (atm, Pa)

d – densidade do fluido (g/cm³, kg/m³)

Δh – diferença de altura entre dois pontos do fluido (cm, m)

Essa fórmula pode ser usada para determinar a diferença de pressão entre dois pontos de um fluido que estão em alturas distintas. Lembre-se de que, pontos de fluidos na mesma altura estão sujeitos à mesma pressão. Esse comportamento é descrito pelo teorema de Pascal (confira abaixo).

Teorema de Pascal

P = FA →F1A1 = F2A2

Sendo: 

P – pressão (Pa)

F – força (N)

A – área (m²)

Usando a fórmula acima, podemos relacionar os pontos 1 e 2 de um fluido situados na mesma profundidade através da pressão. O cálculo da pressão pode ser feito pela razão entre força e área. 

Teorema de Arquimedes

Abaixo confira a fórmula do empuxo, descrita pelo teorema de Arquimedes. 

E = dgV

Sendo: 

E – empuxo (N)

V – volume imerso, ou volume de fluido deslocado (m³)

Resumo sobre a hidrostática

• A hidrostática é a área da física que se ocupa do estudo dos fluidos em repouso através das variáveis como volume, pressão e densidade. 
• A pressão hidrostática é a pressão exercida por um fluido em repouso. Ela é proporcional à profundidade do fluido. 
• A distribuição da pressão no interior de um fluido é uniforme. 
• Uma força atua sobre um corpo quando o mesmo é inserido em um fluido de forma a expulsá-lo. Essa força recebe o nome de empuxo. 
• Na mesma altura, dois pontos de um fluido em repouso possuem a mesma pressão. 

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