LISTA 02 – HIDROSTÁTICA: Densidade e Massa Específica (AULA 02)
Autor: Gilvan Fontanailles | Publicado: 2017-04-23T14:41:00-03:00


RESUMO
TEÓRICO

OBJETO DO CONHECIMENTO

Assunto: Densidade e Massa Específica

Vamos lá! Pra
você entender como se aplica na hidrostática o princípio de Arquimedes, o princípio
de Pascal e a pressão hidrostática, tópicos que você verá mais a frente, precisaremos
primeiramente apresentar para você dois conceitos que são muito parecidos se
não idênticos mas tem suas diferenças! São os conceitos de DENSIDADE e o
conceito de MASSA ESPECÍFICA. Esses dois conceitos são que matematicamente
idênticos mas fisicamente falando são diferentes! Vamos tentar mostrar a suas
semelhanças que são matemáticas, depois apresentaremos fisicamente as
diferenças entre eles .&nbsp; 



Primeira
coisa que você precisa saber é que densidade e massa especifica são
matematicamente idênticas! Veja:

Densidade:

Entende-se
por densidade como a massa de um corpo dividido pelo seu volume, ou seja, é a razão entre a
massa(m) e o volume(V) ocupado pelo corpo.

 

Massa específica:

Enquanto que
massa específica entende-se como a massa de um corpo dividido pelo seu volume, ou seja, é a razão entre a
massa(m) e o volume(V) ocupado pelo corpo.

 

Matematicamente
não existe diferenças as equações são idênticas!



IMPORTANTE:

Observe que
visualmente não há diferença, elas representam a mesma equação, e matematicamente
falando elas são idênticas.



Densidade: é massa
sobre o seu próprio volume.

d= &nbsp;m&nbsp; .&nbsp; 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; V &nbsp;

Massa específica: é massa
sobre o seu próprio volume.

μ = &nbsp;m&nbsp; .&nbsp; 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; V&nbsp;




ρ = &nbsp;m&nbsp; .&nbsp; 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; V&nbsp;


Observe que visivelmente
não há diferença, pois ambas representam a mesma equação.

Cadê a
diferença?

É isso, que a
gente pretende tratar nessa aula!!!

O ponto
central no estudo dos fluídos é que existem dois tipos de corpos: os homogêneos
e heterogêneos.

Isso mesmo! E
por isso você deve saber que estes dois termos: heterogênea e homogênea, não
são os meus termos em seus significados no estudo das substância na disciplina
da Química 

- Na Química:


- Homogênea: é
aquelas substância que você não consegue distinguir as fases. Exemplo, água e
álcool.

&nbsp;- Heterogênea: é aquela substância que você
consegue distinguir mais de uma fase. Exemplo, água, área e óleo.



No estudo dos
fluídos, em hidrostática o significado de corpos heterogênea e homogênea
não tem nenhuma ligação com o significado em Química! 

No nosso
caso, em Física, no estudo dos fluídos, um corpo liquido para ser heterogêneo, são
aqueles que possuem &nbsp;qualidade de ter sua massa desigualmente distribuída ao longo de
toda sua extensão. Vou dar um exemplo, pra vocês!



O apagador
abaixo, é um exemplo disso, sua massa não está igualmente distribuída ao longo
de toda sua extensão.

&nbsp;

Observe que
ele é feito de plástico e de espaços vazios, ou seja, de áreas ou regiões onde
existe o plástico e outras onde existe apenas ar.

Como a massa
que compõem esse objeto não está igualmente distribuída ao longo de toda sua
extensão ele é classificado fisicamente falando como um corpo HETEROGÊNEO. 



Outro
exemplo, é o caso daquele boneco que chamamos de João teimoso, que você dá um tapa na cabeça dele e ele fica
oscilando de um lado para o outro, mas sempre voltando para sua posição
original! Esse é um exemplo também de um corpo heterogêneo na física, pois a massa
dele está mais concentrada na sua base.



IMPORTANTE: A
densidade é a equação adequada para vocês encontrar a razão entre massa e o
volume de um corpo heterogêneo 



No estudo dos
fluídos, um corpo liquido para ser homogêneo, ele deve apenas expressar a qualidade de ter sua massa igualmente
distribuída ao longo de toda sua extensão. Vou dar um exemplo, pra
vocês!

 

Exemplo de corpos homogêneos:

Agora digamos
que você precise expressar a razão de uma massa sobre volume de um corpo onde
este esteja igualmente distribuída sua massa ao longo de toda sua extensão. 

Nesse caso
você utilizará a equação da massa especifica &nbsp;



Por que?
Porque o conceito de massa específica é uma grandeza que está direcionada aos corpos
cuja massa está bem distribuída ao longo de sua extensão.

Observe a
ilustração abaixo: 

 

Nas duas
imagens temos o papel como massa de um corpo. A primeira - é um navio – e sua massa
está distribuída de forma desigual – por isso ele flutua. A segunda – é uma
bolinha de papel – sua massa está distribuída de forma igual – por isso ela
afunda! 



Essa é a
primeira grande diferença entre densidade e massa especifica!



No caso da
bolinha de papel você utilizaria a equação da massa especifica, por que ela é
um corpo onde a sua massa está igualmente distribuída ao longo de toda sua
extensão.



Já no caso,
do navio de papel, você utilizaria da equação de densidade, porque sua massa
não está igualmente distribuída ao longo de toda sua extensão. 



Vamos agora a
segunda diferenças entre densidade e massa específica. 



A DENSIDADE
representa uma propriedade do corpo em si. Enquanto,&nbsp; que a MASSA ESPECIFICA representa uma
propriedade da substância do elemento químico que constitui este corpo.



Então se eu
quero expressar a massa/volume do aço (substância) que constitui um navio, eu
devo utilizar o conceito de massa específica!



Agora se eu
quero expressar a razão massa/volume do navio como um todo, isto é, não somente
da substância aço que constitui-o, eu devo utilizar o conceito de densidade!



Sendo assim,
nós já temos as condições necessárias para analisarmos quais são as principais
unidades de medidas no SI – sistema internacional de medidas, para se expressar
a densidade como para a massa específica de um corpo.&nbsp; 



Vamos começar
com a massa, galera, a unidade oficial da massa é &nbsp;kg (quilograma), e enquanto que a do volume é
m3, (metros cúbicos), só que existe algumas outras unidades de
medida alternativa 

OFICIAL= kg/m3 (quilograma por
metros cúbicos).

USUAL= g/cm3 (grama por
centímetros cúbicos).



Isso se
aplica tanto para o cálculo de densidade (corpos heterogêneos – corpos e
si&nbsp; – todo o corpo -&nbsp; espaços preenchidos e espaços vazios ) 

Quanto para o
cálculo da massa específica (corpo homogêneos – todo o corpo – substância que
constitui o corpo, sem espaço vazios).&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;

Agora uma
observação muito importante é muito comum você ter a necessidade de converter a
unidade 

- usual em unidade oficial. 

ou ao
contrário você ter a necessidade de converter a unidade 

- oficial em unidade usual. 

E como é que
a gente faz para converter de uma unidade para outra?

Vamos
imaginar que você tem uma substância que no enunciado do exercício se expresse
em kg (quilograma) por m3 (metros cúbicos) – kg/m3, mas
você precise converter para g (grama) por cm3 -&nbsp; g/cm3&nbsp; 



Pergunta:
Como você fará essa transformação?



Se você quer
transformar – kg/m3
&nbsp;em g/cm3 ! Basta você MULTIPLICAR por 1000 o que está em &nbsp;kg/m3 &nbsp;o resultado da multiplicação ficará em g/cm3! 



Caso você
queira transformar – g/cm3 &nbsp;&nbsp;em &nbsp;kg/m3 !
Basta você DIVIDIR &nbsp;por 1000 o que está em&nbsp; kg/m3 &nbsp;o resultado da divisão ficará em kg/m3!&nbsp; 



Caso, você
esteja achando isso aqui tudo muito ‘louco” dizendo – cara tudo que eu aprendi
foi ao contrario! Eu sempre aprendi que para transformar de quilometro para
grama você multiplicava por 1000! E que para transformar de grama para
quilograma eu devia dividir! E você tá falando tudo ao contrário, o oposto&nbsp;&nbsp; 



Eu vou dizer
que - Você está correto!&nbsp; 



Mas quem é
que está dizendo que eu estou transformando quilograma para grama aqui? Eu não
estou! Ninguém aqui está ensinado transformar quilograma em grama!



Eu estou
ensinando a transformação de quilograma
por metros cúbicos para gramas
por centímetros cúbicos!




Irmão, preste
atenção, transformar quilograma para grama é converter unidades de massa! Eu
não estou fazendo isso! Aqui eu estou ensinando a converter densidade e massa especifica que são coisas completamente diferentes de
massa. 



Então
transformar quilograma para grama se faz de um jeito! Transformar&nbsp; quilograma por metros cúbicos para grama por
centímetros cúbicos é outra coisa completamente diferente.



Cuidado,
essas transformações da forma padrão para a usual é muito fácil de confundir
com a transformação da unidade de massa, então tem que ficar atento com isso,
pois são vários os exercícios que você vai utilizar essa técnica, pois haverá
essa necessidade de fazer essas conversões!



EXEMPLIFICANDO:




Imagine que
você vai construir uma caixa, com 1m de comprimento, 1 m de largura,
1 m de altura, Já podemos perceber que o volume dela é de 1m3. 



Veja a caixa
que você imaginou abaixo.&nbsp;

 

Ai você, enche essa caixa completamente&nbsp; de água, lá dentro desasa caixa nós teríamos
o equivalente a 1000 kg dessa substância. 



A água, tem
uma densidade de 1g/cm3 

Caso eu
precisasse transformar para forma usual para a forma oficial ficaria assim. Se
você multiplicar essa densidade de&nbsp; 1g/cm3&nbsp; e multiplicar aqui por 1000, o resultado vai
dá 1000kg/m3



dágua= 1g/cm3&nbsp; X&nbsp; 1000
Þ 1000kg/m3



O que
significa dizer?



Para cada
1000m3 de água você tem uma base de uma tonelada = 1000 kg&nbsp; 

- Alumínio: 

Lembra da
caixa? 



Caso, você
queira enchê-la de alumínio ao invés de água, o alumínio ele tem uma densidade
de 2,7g/cm3, se você multiplicar essa densidade e multiplicar por
1000, o resultado vai dá 2.700kg/m3 , veja: 



Al Þ d = 2,7g/cm3&nbsp;&nbsp; x
1000 = 2700kg/m3



- Ouro: 

Lembra da
caixa? 

Caso, você
queira enchê-la de ouro ao invés de alumínio, o ouro ele tem uma densidade de
18,3g/cm3, se você multiplicar essa densidade e multiplicar por
1000, o resultado vai dá 18.300kg/m3 , veja: 



Ouro Þ d = 18,3g/cm3&nbsp; x
1000 = 18.300kg/m3



Isso
significa meus amigos que para os mesmos volumes, ou seja, o mesmo M3 de
água, de alumínio e de ouro, os elementos químicos que possuem uma maior
densidade serão os mais pesados, porque possuem maior densidade. Com isso,
quero ter deixado claro que para o mesmo volume é mais pesado quem tem a maior
densidade. 



Afunda ou Flutuar?

Imagine agora
que aquela caixa que você construiu, com 1m de comprimento, 1m de
largura, 1m de altura, seja de vidro, e você resolva enchê-la de água até a sua
borda. Digamos que você resolva selecionar algumas frutas tipo: uva, maça,
laranja, e uma melancia. E você inicia uma pequena experiência. Tipo joga uma
por uma dentro dessa caixa de vidro cheia de água. 

O que irá
acontecer? Quais frutas afundarão e quais frutas flutuarão? 

&nbsp;&nbsp;&nbsp; 

A resposta
será uma das duas possibilidades ela vai flutuar ou afundar!

Galera! Um
objeto para flutuar ou para afundar não tem nada haver como seu tamanho ou com
o&nbsp; seu peso. Embora pareça estranho nada
disso vai importar. O que importa é a densidade dos objetos. Nesse caso, o que
importa é a densidade, dele em relação ao corpo liquido(água) para este flutuar
ou afundar.

Veja que se o
objeto flutuar é porque ele é menos denso que a água, caso ele afunde não se
iluda ele é mais denso que a água. Não estou falando nem de peso e nem tamanho
mas com a densidade.



IMPORTANTE:



Se dcorpo&nbsp; &gt; dlíquido = corpo
vai afundar

Se dcorpo&nbsp; &lt; dlíquido = corpo
vai flutuar

Se dcorpo&nbsp; = dlíquido = acontecer
uma situação&nbsp; 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; conhecida
como equilíbrio 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; indiferente 



OBSERVAÇÃO: EQUILÍBRIO
INDIFERENTE significa que o corpo fica do jeito que você largar dentro do
líquido, se você colocar ele lá no fundo ele fica no fundo se você na
superfície do líquido ele vai ficar na superfície. 


Chega por
hoje de teoria vamos praticar!