Atividades do ensino médio no Princípio de Pascal

Uma mudança na pressão aplicada a um fluido fechado é transmitida sem redução a todos os pontos do fluido e às paredes do recipiente. Esta é uma declaração do Princípio de Pascal, que é a base do macaco hidráulico que você vê nos carros elevadores na garagem. A entrada de força relativamente pequena em um pistão impulsiona o segundo pistão sob o carro para cima, porque a pressão é transferida de um pistão para o outro através de um fluido intermediário. Você pode demonstrar essa transferência de pressão em sala de aula sem o uso de pistões ou outro equipamento complexo.

Balão

Pise em um balão e o aumento da pressão se espalhará por todo o interior do balão. O adelgaçamento das paredes e possivelmente até o rebentamento demonstram essa transmissão de aumento de pressão. Este exemplo é bastante simples e não transmite realmente a sutileza do princípio.

Ovo

Coloque um ovo em um saco plástico, por precaução. Em seguida, tente esmagar o ovo com uma das mãos, certificando-se de envolver os dedos o máximo possível na circunferência do ovo. O ovo não quebra, porque a pressão externa é distribuída uniformemente e o líquido dentro do ovo empurra de volta de maneira distribuída uniformemente. É como jogar o ovo em um oceano com quilômetros de profundidade. Ainda assim, não quebraria nem um quilômetro abaixo, porque a pressão interna e externa aumentam e se opõem uniformemente.

Garrafa

Muito mais dramática é a demonstração da garrafa de vidro do Princípio de Pascal. Selecione uma garrafa de vidro com tampa de rosca. Encha-o com água quase até o topo. Aparafuse a tampa. Segure a garrafa sobre a pia do laboratório da sala de aula. Bata na tampa com a ponta do polegar (a eminência tenar). Com força súbita suficiente, o fundo da garrafa irá cair, assim como todo o líquido dentro dela. A costura circular onde o fundo é unido ao resto da garrafa durante a fabricação é onde ocorre a quebra. Essa demonstração é mais fácil de fazer com um martelo de borracha, no entanto.

A razão pela qual esta demonstração funciona é porque o aumento repentino na pressão é transferido por toda a garrafa, pelo Princípio de Pascal Uma distribuição uniforme de força pressiona o fundo da garrafa. A costura logo acima do fundo é a "junta" mais fraca da garrafa, então é aí que a garrafa cede. Observe que, como a tampa da garrafa é muito menor do que o fundo da garrafa, o líquido dentro exerce mais força no fundo do que a mão exerce sobre o líquido. Além disso, o fundo precisa ser movido para fora apenas em uma escala molecular - a largura de alguns átomos - para quebrar a costura ao redor do fundo, enquanto a mão atinge a tampa para dentro a uma distância muito maior. Portanto, o fundo cai ao ser submetido a uma força maior, embora a uma distância menor.

Lembre-se de que a energia, como trabalho, é a força vezes a distância sobre a qual a força é aplicada. Portanto, a energia é conservada nesta demonstração porque a força no fundo da garrafa move o fundo em uma distância tão pequena. Como o elevador de um mecânico, a demonstração da garrafa é uma mistura do Princípio de Pascal e do conceito de alavancagem na força de aumento enquanto ainda conserva energia.

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