DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL

PROFESSOR: BRUNO CÉSAR

TUTOR: JOSEMBERTO COSTA

ALUNA: LEILANY CAMPOS BARRETO

MATRICÚLA: 91011111

ATIVIDADE X

“APLICAÇÃO DOS PRINCÍPIOS HIDRÁULICOS”

Pombal, 2012

“APLICAÇÃO DOS PRINCÍPIOS HIDRÁULICOS”

Leilany Campos Barreto 

RESUMO 

O barômetro de mercúrio foi inventado em 1643 por Evangelista TORRICELLI, e funciona porque o ar tem peso. Torricelli observou que se a abertura de um tubo de vidro fosse cheia com mercúrio, a pressão atmosférica iria afetar o peso da coluna de mercúrio no tubo.

Quanto maior a pressão do ar, mais comprida fica a coluna de mercúrio. Assim, a pressão pode ser calculada, multiplicando-se o peso da coluna de mercúrio pela densidade do mercúrio e pela aceleração da gravidade.

O nosso objetivo é mostrar a construção de um modelo simples de barômetro para constatar as variações da pressão exercida pela atmosfera. Com material simples e o seu funcionamento com resultados obtidos através de observações feitas ao realizar o experimento proposto, possibilitando assim, uma visão sobre a variação da pressão atmosférica com a temperatura, pois o ar quente exerce menor pressão do que o ar frio.

Palavras-chave: Princípio Hidráulico. Pressão atmosférica. Barômetro.

 ___________________________________________

Universidade Federal da Paraíba Estudante do Curso de Graduação em Ciências Naturais

(Licenciatura a Distância). Polo de Apoio Presencial de Pombal PB “Jario Vieira Feitosa”

[email protected] 

ABSTRACT 

 

The mercury barometer was invented by Evangelista Torricelli in 1643, and it works because air has weight. Torr noted that the opening of a glass tube was filled with mercury to atmospheric pressure would affect the weight of the mercury column in the tube. The greater the air pressure, the longer is the mercury column. Thus the pressure can be calculated by multiplying the weight of mercury and mercury by the density of the acceleration of gravity. Our goal is to show the construction of a barometer with simple material and its operation with results obtained through observations made ​​while performing the proposed experiment, thus enabling an insight into the variation of atmospheric pressure with temperature, because hot air exerts less pressure than the cold air.

 

Keywords: Hydraulic Principle. Atmospheric pressure. Barometer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INTRODUÇÃO

 

Hoje todos nós sabemos o que é o ar: é aquele conjunto de gases que envolvem a Terra com uma espessura de muitos quilômetros, e que é indispensável à nossa vida. O ar também tem um peso, como qualquer outro corpo sólido ou líquido, e exerce sobre a Terra uma força chamada pressão. Ou melhor, para sermos mais precisos, é chamada pressão atmosférica, porque atmosfera é a denominação que recebe a camada de ar que circunda a Terra.

A pressão do ar pode ser medida, e o instrumento que serve para tal fim chama-se barômetro. O primeiro barômetro foi construído por Evangelista Torricelli, de Faenza (1608-1647), discípulo do grande cientista Galileu Galilei. Torricelli encheu completamente de mercúrio um tubo de vidro de cerca de um metro de altura, fechado numa extremidade. Depois, tapando o bocal com um dedo, voltou o tubo para baixo, mergulhando-o numa bacia larga e baixa, que também continha mercúrio. Retirando o dedo, Torricelli viu que o mercúrio não saia completamente, mas permanecia em grande parte no tubo, numa altura de cerca de 80 cm, isto porque a pressão exercida pela atmosfera sobre o mercúrio, na bacia, era igual ao peso da coluna de 76 cm contido no tubo. Acabara de nascer o barômetro.

Este simples instrumento nos previne de qualquer mudança de pressão. De fato, o peso do ar não é constante. Se, por exemplo, subirmos a uma montanha, a coluna de ar que está sobre nós diminui, e, então, seu peso, é menor; o mercúrio contido no tubo do barômetro então baixará, até que seu peso seja igual ao diminuto peso do ar.

O peso do ar varia também em relação à umidade, às correntes de ar, a cada mudança verificada na atmosfera. Por esta razão, do abaixamento e do levantamento do mercúrio do barômetro, podemos prever as mudanças do tempo.

Hoje, são construídos barômetros bem mais práticos do que aquele de Torricelli, mas o simplicíssimo instrumento do cientista de Faenza é, ainda, usado profusamente, e é o mais preciso.

 

 

UMA BREVE EXPLANAÇÃO BARÔMETRO DE TORRICELLI

 

MEDIDAS DE PRESSÃO ATMOSFÉRICA

 

        A pressão atmosférica é medida por barômetros. Há 2 tipos básicos de barômetros: mercúrio e aneroide. O mais preciso é o barômetro de mercúrio, inventado por Torricelli em 1643. Consiste de um tubo de vidro com quase 1 m de comprimento, fechado numa extremidade e aberto noutra, e preenchido com mercúrio (Hg). A extremidade aberta do tubo é invertida num pequeno recipiente aberto com mercúrio (figura I). A coluna de mercúrio desce para dentro do recipiente até que o peso da coluna de mercúrio iguale o peso de uma coluna de ar de igual diâmetro, que se estende da superfície até o topo da atmosfera. O comprimento da coluna de mercúrio, portanto, torna-se uma medida da pressão atmosférica. A pressão atmosférica média no nível do mar mede 760 mm Hg.

 

(Fig. I) Barômetro de mercúrio.

        O barômetro aneroide - sem líquido - é menos preciso, porém mais portátil que o barômetro de mercúrio. Consiste em uma câmara de metal parcialmente evacuada (Fig. II), com uma mola no seu interior para evitar o seu esmagamento. A câmara se comprime quando a pressão cresce e se expande quando a pressão diminui. Estes movimentos são transmitidos a um ponteiro sobre um mostrador que está calibrado em unidades de pressão. Aneroides são frequentemente usados em barógrafos, instrumentos que gravam continuamente mudanças de pressão. Como a pressão do ar diminui com a altitude, um barômetro aneroide pode ser calibrado para fornecer altitudes. Tal instrumento é um altímetro.

 

(Fig. II) Barômetro aneroide (com corte transversal)

        A unidade padrão de pressão no Sistema Internacional (SI) é o Pascal (Pa) (1 Newton/1m2). Meteorologistas tem usado tradicionalmente a unidade milibar (1 mb = 100 Pa), mas a unidade Pa é cada vez mais adotada. Usa-se ainda a uni-dade milímetros de mercúrio (mmHg) (ou polegadas de mercúrio).

        A pressão média do ar ao nível do mar é 101,325 KPa ou 1013,25 mb ou 760 mmHg e o intervalo usual de variação está entre 970 mb até 1050 mb. Contudo, já se mediu até 870 mb (no olho do furacão Tip, em 12/10/79) e 1083,8 mb (em Ágata, na Sibéria, em 31/12/68, associada a uma massa de ar muito fria).

                                                    

 

 

 

 

Disponível em: <http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap4/cap4-6.html> Acesso em 02/06/2012.

MEDIÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA - EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

 

CONSTRINDO DE UM BARÔMETRO RUDIMENTAR

 

A experiência proposta foi a construção de um barômetro rudimentar com materiais bem simples e de fácil acesso. Usamos uma garrafa Pete, um pirex transparente com água, três espátula de madeira, fita adesiva e papel.

Após termos todos os materiais em mãos usou-se o seguinte procedimento:

Com a fita adesiva, fixe as três espátulas a garrafa de modo que fiquem um pouco acima do bocal. Após coloque uma tira de papel, desenhe umas linhas para que sirva de escala e fixe por fora da garrafa. (Foto I)

Depois coloque água na garrafa (pela metade foto III), e tampe o bocal com a não e vire a garrafa ao contrario dentro do pirex com água. Retire a não e mantenha a garrafa virada na vertical e após todos esses procedimentos observe diariamente o nível da água que se encontra dentro da garrafa. (foto IV, V e VI).

 

 

 

                          (Foto I)                                        (Foto II)                                                          (Foto III)

 

 

                             (Foto IV)                                           (Foto V)                                                    (Foto VI)

Quando a pressão atmosférica aumenta, o nível de água dentro da garrafa aumenta porque a ar à volta da garrafa “empurra” a água do recipiente para dentro desta; pelo contrário, quando a pressão atmosférica diminui, o nível da água desce.

Um abaixamento de pressão indica vento e por vezes chuva.; um aumento , ao contrário, anuncia bom tempo.

Montamos o experimento fazendo apenas algumas adaptações semelhantes ao material proposto e observei durante algumas horas. Podemos observar que com o aumento da pressão atmosférica, a água que se encontra dentro da garrafa tende a aumentar, porque o ar que se encontra em sua volta puxa a água para dentro, e quando a pressão atmosférica diminui o nível da água que se encontra dentro da garrafa desce.

Sendo assim possível, portanto, mostrar que a pressão atmosférica varia com a temperatura, pois o ar quente exerce menor pressão do que o ar frio.

Esse experimento de Torricelli não apenas demonstrou a existência da pressão do ar, mas inventou o aparelho capaz de medi-la: o barômetro. E, de quebra, ainda provou que a natureza não tem nenhum horror ao vácuo.

Então podemos dizer que pressão atmosférica é:

É a pressão  exercida pela atmosfera num determinado ponto. É a força por unidade de área, exercida pelo ar contra uma superfície. Se a força exercida pelo ar aumenta em um determinado ponto, consequentemente a pressão também aumentará. A pressão atmosférica é medida por meio de um equipamento conhecido como barômetro.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CONCLUSÃO

 

 

 

O experimento serviu para nos mostrar que a pressão atmosférica existe e com isso

Torricelli mostrou que é possível obter um vácuo e mantê-lo pelo tempo que se quiser.  E observando diariamente a altura da coluna de mercúrio no tubo, Torricelli descobriu que esta altura varia, aumentando e diminuindo, tendo concluído que a pressão atmosférica não é constante, mas muda constantemente. E apercebeu-se também que as variações de pressão atmosférica estão ligadas às variações do tempo atmosférico.

 Portanto isso nos serviu pra melhorar nosso entendimento sobre pressão atmosférica.

 

 

 

 

REFERÊNCIAS

 

CRUZ, José Luiz carvalho da. Ciências Naturais. 8ª série Ensino Fundamental. São Paulo: Moderna, 2006.

 

BONJORNO, Regina Azenha; Bonjorno, José Roberto; Bonjorno, Valter. Física

Fundamental. 2º grau. Vol. Único. São Paulo: FTD, 1993.

 

SITES VISITADOS

 

<http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_38.asp> Acesso em 02/06/2012.

<http://www.ime.usp.br/~vwsetzer/jokes/barometro.html> Acesso em 02/06/2012. <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 02/06/2012.

<http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/equacao-torricelli.htm>Acesso em 02/06/2012.

<http://www.infoescola.com/fisica/equacao-de-torricelli/> Acesso em 02/06/2012.

<http://www.geocities.ws/saladefisica9/biografias/torricelli.html> Acesso em 02/06/2012. <http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosf%C3%A9rica>Acesso em 03/06/2012.