- O objetivo deste experimento é mostrar o Princípio de Pascal no funcionamento de um elevador hidráulico.
- Em 1652 um jovem cientista francês Blaise Pascal (1623-1662), um grande colaborador nas ciências físicas e matemáticas, através do estudo no comportamento dos fluidos, enunciou um princípio muito importante na Física, o Princípio de Pascal:
- "A variação de pressão sofrida por um ponto de um líquido em equilíbrio é transmitida integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente onde está contido".
- O elevador hidráulico é um dos aparelhos que funcionam através deste princípio, transmitindo a pressão exercida sobre uma de suas colunas a todos os pontos do elevador e o resultado final é que aplica-se uma força menor do que realmente necessária para se elevar um objeto.
- Acompanhe na figura abaixo.
- A pressão exercida na coluna mais estreita do elevador, onde a seção reta possui área a, é tansmitida a todos os pontos do fluido.
- Essa pressão é transmitida até o outro extremo, cuja coluna tem seção reta de área A (maior que a). Se essa segunda coluna for usada como a coluna de um elevador hidráulico, vemos que a força que agirá sobre a coluna do elevador deverá ser maior que a força que foi aplicada na primeira coluna. Isto é: p= f/a e também p= F/A, onde F é a força que age sobre a área de seção reta da coluna de fluido que acomoda a base da coluna do elevador hidráulico. Igualando- se as equações, tem-se a equação F= (A/a)f, onde (A/a) é maior que 1.
- Isto implica que, se a área da coluna do elevador for triplicada, a força também será, devido à pressão em ambas as colunas ser a mesma.
- Outros exemplos da utilização do Princípio de Pascal são as cadeiras de dentistas ou ainda em sistemas como o freio hidráulico de automóveis.
- A idéia do experimento é fazer algo parecido com um elevador hidráulico, conhecido também como macaco hidráulico através de sistemas feitos de seringas.
- O funcionamento de um elevador hidráulico é baseado na transmissão de pressão, feita na coluna de área menor, até a outra coluna, de área maior, elevando um objeto sobre a coluna maior.
- Este experimento utiliza dois sistemas diferentes de seringas, um com duas seringas de 5 ml e outro com uma seringa de 5 ml e outra de 10 ml.
- O primeiro sistema (5 ml- 5 ml) consiste em pressionar o êmbolo de uma seringa de 5 ml, contendo água, fazendo com que esta eleve um objeto posto sobre o êmbolo da outra seringa vazia de 5 ml.
- Isto é realizado através da ligação das duas seringas (5 ml-5 ml) por um pedaço de mangueira, completamente cheia de água e sem nenhuma bolha de ar.
- A força aplicada na seringa de 5 ml (cheia) produz uma pressão sobre a água, que é transmitida a outra seringa de 5 ml até a sua extremidade, fazendo com que o objeto posto sobre o êmbolo seja elevado.
- Neste caso, não há multiplicação da força, pois as áreas das seringas são iguais.
- Este mesmo processo é realizado sobre o sistema de seringas de 5 ml e 10 ml.
- A seringa de 10 ml ficará vazia e com o mesmo objeto sobre o seu êmbolo.
- Neste caso, haverá uma multiplicação da força aplicada sobre o êmbolo da seringa de 5 ml, pois a área do êmbolo da seringa de 10 ml é maior que o êmbolo da seringa de 5 ml.
- Assim, ao pressionarmos o êmbolo das seringas de 5 ml, dos dois sistemas, ao mesmo tempo, temos a impressão de que fazemos mais força no sistema de seringas de 5 ml- 5 ml.
| uma caixa de papelão pequena | Ela será o suporte do experimento. Utilizada para encaixar as seringas. |
| 3 seringas de 5ml | As seringas serão usadas para a montagem do elevador hidráulico. |
| 1 seringa de 10ml | A seringa será usada para a montagem do elevador hidráulico. |
| 2 mangueiras de equipossoro | As mangueiras de equipossoro utilizadas são encontradas em qualquer farmácia. Elas são usadas para fazer a conexão das seringas. |
| 2 caixas de fósforo | Utilizamos duas caixas de fósforo para segurar as bolinhas de gude sobre os êmbolos das seringas. |
| 10 bolinhas de gude | As bolinhas de gude são usadas em uma quantia de 5 bolinhas por caixa. Essa montagem da caixa com as bolinhas será o peso a ser elevado. |
Montagem
- Retire os êmbolos das seringas.
- Corte duas mangueiras de equipossoro de, aproximadamente, 35cm cada uma.
- Acople duas seringas de 5ml à uma das mangueiras. Faça o mesmo processo para as outras seringas de 5ml e 10ml com a outra mangueira.
- Encha as duas seringas de 5ml em algum recipiente com água (não deixe formar bolhas de ar). A mangueira, também, deverá estar completamente cheia de água e sem bolhas de ar.
- Coloque os êmbolos nas seringas sem deixar entrar bolhas de ar.
- Com uma das seringas do sistema 5ml- 5ml, injete água na outra seringa. Uma das seringas ficará cheia até, aproximadamente, a marca de 5ml e na outra seringa restará alguns centímetros de água. De algum jeito tire este resto de água da seringa, de forma que, o êmbolo fique totalmente encostado no fundo da seringa.
- Repita este mesmo processo para as outras seringas de 5 e 10ml. Neste caso, a seringa de 10ml injetará água na seringa de 5ml, de modo que ela fique vazia.
- Na caixa de papelão faça quatro furos de acordo com o tamanho das seringas, ou seja, as seringas deverão passar por estes furos (ver esquema de montagem).
- Encaixe os sistemas de seringas nos furos da caixa (ver esquema de montagem).
- Coloque uma das caixas de fósforo, presa por fita adesiva, sobre a seringa que estiver com o êmbolo abaixado do sistema de seringas de 5 e 5ml. A outra caixa deverá ficar presa sobre a seringa de 10ml, a qual deverá estar com o êmbolo abaixado.
- Coloque as bolinhas de gude, mesma quantidade, dentro das caixas de fósforo.
- Pressione, ao mesmo tempo, os êmbolos das seringas de 5ml dos dois sistemas.
- Observe se a força feita nos dois êmbolos será a mesma para os dois sistemas.
- Repita o experimento várias vezes para peceber a diferença de força aplicada nos sistemas.
- Este experimento deverá ser feito com muita atenção. Em caso de não estar dando certo observe os seguintes detalhes: as seringas e as borrachinhas deverão estar sem bolhas de ar; a quantidade de bolinhas de gude deverá ser a mesma para ambos os sistemas.
Esquema Geral de Montagem
Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru
FCB/FCL
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