This chapter discusses static fluid properties including pressure, units of pressure, pressure measurement instruments, the manometric equation, calculation of pressure forces on submerged surfaces, buoyancy force calculation, and fluid equilibrium. It is important that all applications discussed assume the fluid is at rest. The document provides examples and exercises to illustrate these static fluid concepts.
1. Capítulo 2
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
A ausência de movimento elimina os efeitos tangenciais e conseqüentemente a presença de
tensões de cisalhamento. A presença exclusiva de efeitos normais faz com que o objetivo
deste capítulo seja o estudo da pressão. Nesse caso são vistas suas propriedades num fluido
em repouso, suas unidades, as escalas para a medida, alguns instrumentos básicos e a equação
manométrica, de grande utilidade. Estuda-se o cálculo da resultante das pressões em
superfícies submersas, o cálculo do empuxo, que também terá utilidade nos problemas do
Capítulo 9, a determinação da estabilidade de flutuantes e o equilíbrio relativo.
É importante ressaltar, em todas as aplicações, que o fluido está em repouso, para que o leitor
não tente aplicar, indevidamente, alguns conceitos deste capítulo em fluidos em movimento.
Para que não haja confusão, quando a pressão é indicada na escala efetiva ou relativa, não se
escreve nada após a unidade, quando a escala for a absoluta, escreve-se (abs) após a unidade.
Exercício 2.1
( )
N13510101035,1G
Pa1035,1
20
5
104,5
A
A
pp
Pa104,5
210
5,21072,21010500
AA
ApAp
p
ApG
ApAp
Pa1072,22000.136hp
ApAApAp
45
55
IV
III
34
5
53
HII
II2I1
3
V4
IV4III3
5
Hg2
II2HII3I1
=×××=
×=××==
×=
−
××−××
=
−
−
=
=
=
×=×=γ=
+−=
−
Exercício 2.2
kN10N000.10
5
25
400
D
D
FF
4
D
F
4
D
F
N400
1,0
2,0
200F
1,0F2,0F
2
2
1
2
2
BO2
2
2
1
BO
BO
BOAO
==⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=⇒
π
=
π
=×=
×=×
Exercício 2.3
mm3681000
000.136
5000.10
h
hh
Hg
OHOHHgHg 22
=×
×
=
γ=γ
13. ( )
m3,02,05,0h
m5,0
1
23,0
000.10
6250
4
D
V/G4
H
H
4
D
VGEG
22
con
2
con
=−=
=
×π
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−×
=
π
−γ
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
π
+γ=⇒=
Exercício 2.39
( ) m7,29,08,1BAx:Logo
m9,0
270
6,0080.13,0350.1
F
GE
m6,0
3
8,1
3
BA
m3,0
3
9,0
3
IH
N270080.1350.1GEF:Logo
N080.11
2
6,08,1
000.2b
2
CBBA
VG
N350.11
2
9,03,0
000.10b
2
IHCH
VE
2
BA
IH
FGE
EGF
2F
21
3
2
1
ccc
OHsubOH
321
22
=−−=−=
−=
×−×
=
−
=
===
===
=−=−=
=×
×
×=×
×
γ=γ=
=×
×
×=×
×
γ=γ=
=
+=
=+
l
ll
l
l
l
lll
A força deverá ser aplicada à direita do ponto B, fora da plataforma AB.
Exercício 2.40
( )( )
( )( ) 22
dd
444
3
odo
3
m1036,3A02,0A3,031055103,002,010
12
6,0
AARhGRA
26
D
−
×=⇒−+×+=××−×
×π
−+γ+=γ−γ×
×
π
A B
C
I H
E
G
F
1l
2l
3l
14. Exercício 2.41
Supondo o empuxo do ar desprezível:
3
c
ccc
3
fl
fl
ap
m
N
670.26
03,0
800
V
G
VG
m03,0
000.10
300E
VVE
N300500800EEGG
===γ→γ=
==
γ
=→γ=
=−=→+=
Exercício 2.42
mm2,7m102,7
005,0
104,14
d
V4
hh
4
d
V
m104,11068,21082,2V
m1068,2
200.8
102,2G
VVEG
m1082,2
800.7
102,2G
VVEG
3
2
7
2
2
3766
36
2
2
2222
36
2
1
1111
=×=
×π
××
=
π
Δ
=Δ⇒Δ×
π
=Δ
×=×−×=Δ
×=
×
=
γ
=⇒γ==
×=
×
=
γ
=⇒γ==
−
−
−−−
−
−
−
−
Exercício 2.43
( )
( )
( )
( )
m8,0hh000.16000.40h000.6000.32
h5,2000.16h000.6000.32
h5,14hp
m
N
000.324000.8p4AApGAp
2Situação
m
N
000.1622A4A
EG1Situação
ooo
oo
ooobase
2basebasecbasebasebasebase
3cbbc
=→−+=
−+=
−−γ+γ=
=×=→×γ=→=
=γ→γ=γ→×γ=×γ
=→
l
lll
Exercício 2.44
m6
000.61009,2
2105,4
x
N1009,2
12
2
10
26
D
E
N105,4135,110AhF
GE
2F
xxE3
3
2
FxG
4
4
4
3
4
3
44
=
−×
××
=
×=
×π
×=
×
π
γ=
×=×××=γ=
−
×
=⇒•=××+• E
G F
15. Exercício 2.45
( )
( )
( )
3B
B
BAbase
2
b
bc
b
base
bbase
3cAbAbc
m
N
000.25
4,02,0000.15000.13
2,06,02,0p
m
N
000.13
1
000.1016,0000.5
A
FA6,0
A
FG
p
FGAp
2Situação
m
N
000.15000.5332,0A6,0AEG
1Situação
=γ
×γ+×=
−×γ+×γ=
=
+××
=
+××γ
=
+
=
+=
=×=γ=γ→×γ=×γ→=
Exercício 2.46
( ) ( ) N171.10
6
12
1085,7132,110
6
D
gG
1085,7
293400.41
200.95
TR
p
m
kg
132,1
293287
200.95
TR
p
Pa200.957,0000.1367,0p
3
3
3
2Har
3
2H
2H
2H
3
ar
ar
ar
Hgatm
=
×π
××−×=
π
ρ−ρ=
×=
×
==ρ
=
×
==ρ
=×=×γ=
−
−
Exercício 2.47
79,0x
21,0x
62
16466
x:Raízes
01x6x6
0
2
x
2
1
x12
1
xFazendo0
22
1
12
0
2
b
2
b
b
2
b
2
b
0
V
I
r
bhbhbEG
2
2
cc
c
c
3
c
12
b
c
c
y
c
sub
2
sub
3
c
4
=′′
=′
→
×
××−±
=
>+−
>+−→=
γ
γ
→>
γ
γ
+−
γ
γ
>⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
γ
γ
−−
γ
γ
γ
γ
−=→>−
γ
γ
=
γ
γ
=→γ=γ→=
ll
l
l
l
l
l
l
l
ll
179,021,00 cc
<
γ
γ
<<
γ
γ
<
ll
17. Exercício 2.50
z6
g
g5
1z
g
a
1zp
y
z Δγ=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+Δγ=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
±Δγ=Δ
Exercício 2.51
h
km
2,646,3
s
m
83,17557,3tav)b
s
m
57,320tg8,9a20tgga
g
a
x
z
)a
x
2
o
x
o
x
x
=×=×==
=×=→=→=
Δ
Δ
Exercício 2.52
oo
o
x
4130tg
30cos8,9
45,2
tg
cosg
a
tg =θ⇒+
×
=α+
α
=θ
Exercício 2.53
( )
2x
3
x
3
Hg
s
m
72,1
5,1
257,0
10
x
z
ga
m257,0
000.136
10140175
z
g
a
x
z
)b
m29,1
000.136
10175p
h)a
=×=
Δ
Δ
=
=
×−
=Δ→=
Δ
Δ
=
×
=
γ
=
Exercício 2.54
)abs(kPa106
10
6,010000.1
100ghpp
)abs(kPa7,125
10
6,010000.1
7,119ghpp
)abs(kPa7,119100106,0
2
5,10
000.1p
s
rd
5,10
60
100
2n2pr
2
p
3atmC
3AB
32
2
A
atm
2
2
A
=
××
+=ρ+=
=
××
+=ρ+=
=+×⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
××=
=×π×=π=ω→+Δ
ω
ρ=
−
Exercício 2.55
2x
x
s
m
78,2
10
6,3
100
t
v
a
g
a
tg)a ===→=α
140
175 Pa
zΔ
18. ( ) ( )
( ) ( ) Pa600.314,05,0000.10h5,0p
Pa400.614,05,0000.10h5,0p
m14,0278,05,0h
5,0
h
tg)b
5,15278,0
10
78,2
tg
O2HB
O2HA
o
=−×=Δ−γ=
=+×=Δ+γ=
=×=Δ→
Δ
=α
=α→==α
Exercício 2.56
2
o
x
xo
oo
o
4
3
dir
dir
4
3
esq
esq
s
m
8,530tg10a
g
a
30tg
m73,1
30tg
1
30tg
h
L
L
h
30tg
m11011hm11
10
10110p
h
m10
10
10100p
h
=×=⇒=
==
Δ
=⇒
Δ
=
=−=Δ⇒
×
=
γ
=
=
×
=
γ
=
Exercício 2.57
s5
4
6,3
72
a
v
t
t
v
a
s
m
4
5,0
2,0
10a
g
a
tg
x
x
2x
x
===→=
=×=
=α
Exercício 2.58
( ) kN6,13N600.131010006,31000GmaFmaGF
s
m
6,31
000.10
200.27600.13
g1
z
pp
a
g
a
1zpp
Pa600.131,0000.1361,0p
Pa200.272,0000.1362,0p
2
12
y
y
12
Hg2
Hg1
−=−=×−−×=−=⇒=+
−=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
−
=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
Δγ
−
=⇒⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+Δγ=−
=×=×γ=
=×=×γ=