Pressão: hidrostática, atmosférica e arterial - Mundo Educação
Pressão é a grandeza física que mede a força aplicada perpendicularmente a uma superfície. Trata-se de uma grandeza escalar, que pode ser calculada pela razão entre força e área. Em unidades SI, a pressão é medida em pascal, que equivale a newtons por metro quadrado (1 Pa = 1 N/m²), mas também pode ser medida em atm (1 atm = 1,1.105 Pa).
Pressão na física
Na física, a pressão é calculada pela razão entre o módulo de uma força F e uma área A. Uma vez que a pressão é uma grandeza escalar, ela pode ser definida por sua intensidade e unidade de medida.
O gás inserido nos pneus de carros de passeio produz uma pressão próxima de 2 atm.
A pressão é diretamente proporcional à intensidade da força F bem como inversamente proporcional à área A. Confira, a seguir, a fórmula utiliza para defini-la:
P – pressão (Pa - pascal)
F – força (N – newton)
A fórmula faz sentido quando a relacionamos com objetos pontiagudos, tais como agulhas: a área de suas pontas é muito pequena, por isso elas conseguem perfurar a pele tão facilmente, sem que haja a necessidade de aplicar uma força muito grande. Isso também ocorre com objetos cortantes, tais como facas, uma vez que, ao afiá-los, busca-se reduzir-lhes a área de contato, o que aumenta a pressão exercida.
Pressão hidrostática é exercida por fluidos em equilíbrio. Fluidos são substâncias que assumem a forma de seus recipientes e que podem escoar, tais como a água e o ar. Quando esses fluidos encontram-se em certa altura, eles produzem pressões proporcionais a ela.
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Imagine um copo cheio de água colocado sobre uma mesa. A pressão que esse copo exerce depende da sua área de contato e também da força que ele exerce para baixo. Essa força, por sua vez, depende do peso do copo em si e do peso da água. A pressão oriunda da água no interior do objeto é hidrostática ou manométrica.
A pressão hidrostática depende também da densidade do fluido, quanto maior for essa densidade, maior será a pressão exercida. Observe a fórmula usada para o seu cálculo:
Nessa figura, é possível observar como funciona a pressão hidrostática. Observe a distância percorrida pela água que sai por cada um dos furos, ela sai com maior velocidade no furo que se encontra em maior profundidade, uma vez que a pressão exercida por ele é maior nesse ponto do que nos demais. Caso tenha maior curiosidade sobre esse tema, leia nosso texto: Hidrostática.
A figura ilustra pressão hidrostática: quanto maior a profundidade, maior é a pressão no fluido.
A pressão atmosférica da Terra ao nível do mar é de cerca de 1,01325.105 Pa, ou seja, um pouco superior a 100 mil newtons por metro quadrado.
Ela foi medida pela primeira vez pelo físico italiano Evangelista Torricelli. Para tanto, Torricelli fez uso de uma bacia e uma coluna de vidro, ambas cheias de mercúrio. Entornando o conteúdo da coluna de vidro na bacia, ele deixou o mercúrio escorrer para o recipiente até que o nível dessa substância no interior do tubo de vidro deixasse de abaixar.
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Com isso ele concluiu que a pressão da atmosfera era correspondente à pressão exercida pela coluna de mercúrio, que tinha, aproximadamente, 76 cm de altura. É por esse motivo que as medidas de cmHg ou mmHg popularizaram-se, sendo usadas, inclusive, para aferir a pressão arterial.
O barômetro de Torricelli era um recipiente e um tubo de vidro cheios de mercúrio.
A pressão atmosférica é particularmente importante quando se estuda a hidrostática. Quando os fluidos em equilíbrio hidrostático estiverem armazenados em recipientes abertos, eles estarão sujeitos à pressão atmosférica, de modo que a sua superfície permaneça alinhada sempre na mesma altura, como acontece nos vasos comunicantes.
Além disso, a pressão no fundo do recipiente, chamada de pressão absoluta, será a soma da pressão hidrostática com a pressão atmosférica. A fórmula mostrada a seguir, que é usada para calcular a pressão absoluta, relaciona a pressão atmosférica (P0) à pressão hidrostática e é chamada de lei ou teorema de Stevin, confira:
P0 – pressão atmosférica (1,01.105 Pa ou 1 atm)
Assim como ocorre com a pressão hidrostática, a pressão atmosférica varia. De acordo com a altura, à medida que subimos, em relação ao nível do mar, ela diminui, uma vez que o ar em nossa volta torna-se cada vez mais rarefeito. Para efeito de comparação, a pressão atmosférica no pico do Everest, o ponto mais alto do relevo terrestre, é cerca de 250 mmHg, ou 0,3 atm, aproximadamente.
A pressão arterial é exercida pelo sangue sobre os vasos sanguíneos. Uma pressão arterial saudável situa-se entre 120 mmHg e 80 mmHg. Uma vez que a pressão sanguínea é maior que a pressão atmosférica externa, o sangue consegue percorrer o sistema circulatório e voltar ao coração sem que ocorra um colapso dos vasos.
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Exercícios resolvidos sobre pressão
Questão 1) (Enem) Um dos problemas ambientais vivenciados pela agricultura hoje em dia é a compactação do solo, devida ao intenso tráfego de máquinas cada vez mais pesadas, reduzindo a produtividade das culturas. Uma das formas de prevenir o problema de compactação do solo é substituir os pneus dos tratores por pneus mais:
Para evitar a compactação do solo, é necessário reduzir a pressão exercida sobre ele, para tanto, uma possível solução é usar pneus mais largos, que aumentem a área de contato das máquinas com o solo.
Questão 2) (Enem) Para realizar um experimento com uma garrafa PET cheia de água, perfurou-se a lateral da garrafa em três posições, em diferentes alturas. Com a garrafa tampada, a água não vazou por nenhum dos orifícios, e, com a garrafa destampada, observou-se o escoamento da água, conforme ilustrado na figura. Como a pressão atmosférica interfere no escoamento da água, nas situações com a garrafa tampada e destampada, respectivamente?
Quando a garrafa está fechada, não há ação da pressão atmosférica sobre o fluido. Como a pressão hidrostática relativa à altura do fluido é menor que a pressão atmosférica, nenhuma água escoará do recipiente furado. Quando a garrafa está aberta, a pressão atmosférica soma-se à pressão hidrostática, fazendo com que o fluido seja expelido com maior velocidade.
Questão 3) (Eear 2018 - adaptada) O valor da pressão registrada na superfície de um lago é de 1,0.105 Pa, que corresponde a 1 atm. Um mergulhador encontra-se, nesse lago, em uma profundidade na qual ele constata uma pressão de 3 atm. Sabendo que a densidade da água do lago vale 1000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade no local vale 10 m/s², em qual profundidade, em metros, em relação à superfície, esse mergulhador encontra-se?
Para encontrarmos a profundidade em que o mergulhador encontra-se, basta fazermos o cálculo usando o teorema de Stevin, observe:
Com base nos dados informados pelo enunciado, o mergulhador encontra-se em uma profundidade de 20 m em relação à superfície.