Sob Pressão Phet

Objetivos de aprendizagem 1 Verificar experimentalmente a relação entre pressão hidrostática densidade e profundidade p patm ρgh 2 Investigar efeito da densidade relativa de dois fluidos e sua interface ex água óleo 3 Comparar pressão medida em diferentes pontosalturas e validar com cálculo teórico 4 Praticar registro sistemático de dados análise de incertezas qualitativas e apresentação de resultados Materiais recursos Simulação PhET Under Pressure Sob Pressão versão em PTBR modo navegador Planilha de coleta tabela fornecida imprimir ou preencher digitalmente Calculadora ou planilha ExcelCalc Ferramenta para captura de tela obrigatório salvar 3 screenshots por experimento Individualização Cada aluno recebe uma variante de acordo com seu número na lista de chamada A variante define Fluido principal e sua densidade ρ kgm3 Profundidades a medir h m Condição de superfície aberta ou pressurizada Possível interface de dois fluidos Parâmetro adicional individual ângulo de inclinação número de screenshots ou questão bônus V07 Água 1040 h 012 042 082 m aberta Internal Use Observação se a simulação não permitir valores exatos usar fluido mais próximo e anotar diferença Procedimento a Abra a simulação Under Pressure Sob Pressão e confirme idioma PTBR b Configure o fluido da sua variante Anote o valor real ρ kgm³ Use g 981 ms² c Ajuste a altura do fluido para h1 posicione a sondamanômetro e registre pressão d Capture screenshot e salve como Códigoh1png e Repita para h2 e h3 salvando Códigoh2png Códigoh3png f Se houver interface configure camadas e registre leituras acimaabaixo g Calcule pressão teórica pcalc patm ρgh ou somatório por camadas h Monte tabela comparando pressão medida vs calculada e calcule erro relativo erro pmed pcalcpcalc 100 i Escreva discussão máx 300 palavras sobre discrepâncias e conclusões Tabela de coleta modelo Código Fluido ρ kgm³ h m pmed kPa pcalc kPa Erro Ex V01 1000 010 10281 10280 001 Internal Use Itens obrigatórios na entrega a Documento PDFGoogleDoc com identificação nome matrícula código da variante b Tabela de coleta preenchida c 3 screenshots nomeados corretamente d Cálculos passo a passo e Discussão máx 300 palavras f Respostas às perguntas bônus Critérios de avaliação Dados e screenshots completos Cálculos corretos e com unidades Comparação e análise de erro Discussão crítica Apresentação clara Perguntas individuais Qual a relação entre a profundidade e a pressão observada no ponto indicado da simulação Como a densidade do fluido alterou o comportamento da pressão Compare os resultados obtidos com os valores teóricos Há discrepâncias Justifique Na sua simulação foi atribuída uma densidade específica Como este valor se compara com a da água e de outros fluidos comuns Analise a diferença de pressão entre dois pontos a diferentes profundidades Qual a tendência observada Se o fluido fosse um gás em vez de um líquido quais diferenças você esperaria nos resultados Como a variação de altura da coluna líquida afetou os valores de pressão medidos Quais aplicações práticas você consegue relacionar com os resultados ex barragens mergulho tanques de armazenamento De acordo com sua variante descreva como os parâmetros iniciais densidade profundidade máxima etc influenciaram o resultado Proponha uma situação real de engenharia em que os conceitos observados na simulação seriam relevantes Explique por que a pressão varia linearmente com h ou por que não em certas condições Relacione com p patm ρgh Se dobrar a densidade mantendo h2 qual seria a nova pressão Calcule e interprete Internal Use Sob Pressão Pressão 105624 kPa Régua Nível Atmosfera com sem Sistema Métrico Atmosferas Inglês Densidade do Fluido 1040 kgm³ gasolina água mel Gravidade 98 ms² Marte Terra Júpiter Sob Pressão Pressão 105624 kPa Régua Nível Atmosfera com sem Sistema Métrico Atmosferas Inglês Densidade do Fluido 1040 kgm³ gasolina água mel Gravidade 98 ms² Marte Terra Júpiter Relatório Pressão hidrostática em fluido em repouso Identificação Nome Matrícula Código da variante V07 1 Objetivo Verificar experimentalmente por meio da simulação PhET Under Pressure Sob Pressão a relação entre pressão hidrostática densidade e profundidade de acordo com a expressão ppatmρgh Além disso comparar os valores medidos na simulação com os valores calculados teoricamente e analisar o erro relativo entre eles 2 Materiais e recursos Simulação PhET Under Pressure Sob Pressão em português Calculadora Planilha de coleta Ferramenta de captura de tela 3 Dados da variante A variante utilizada foi V07 com os seguintes parâmetros fluido principal água densidade adotada ρ1040kgm 3 condição da superfície aberta profundidades medidas h1012m h2042m h3082m Como a simulação não permitia usar exatamente g981ms 2 foi adotado o valor disponível mais próximo g98ms 2 Também foi considerada a pressão atmosférica padrão patm101325kPa 4 Procedimento Primeiramente foi aberta a simulação Under Pressure Sob Pressão em português Em seguida foi selecionado o fluido correspondente à variante com densidade igual a 1040kgm 3 mantendo a superfície livre aberta à atmosfera Depois disso a sonda de pressão foi posicionada em três profundidades distintas medidas a partir da superfície do fluido 012m 042m e 082m Para cada posição foi registrada a pressão indicada pela simulação e foi feita uma captura de tela correspondente Os valores medidos foram então comparados com os valores teóricos obtidos pela equação da pressão hidrostática Por fim foi calculado o erro relativo percentual entre os valores medidos e calculados 5 Dados medidos As pressões medidas na simulação foram pmed 1102642kPa pmed 2105624 kPa pmed 3109752kPa 6 Cálculos Como a superfície está aberta aplicase a relação ppatmρgh Substituindo os valores adotados p101325 1040 98 h 1000 A divisão por 1000 é necessária para converter o resultado de Pa para kPa Inicialmente calculase 10409810192 Assim p101325 10192 h 1000 Para h1012m pcalc 110132510192012 1000 pcalc 1101325122304 1000 pcalc 1101325122304 pcalc 110254804kPa Para h2042m pcalc 210132510192042 1000 pcalc 2101325 428064 1000 pcalc 21013254 28064 pcalc 210560564 kPa Para h3082m pcalc 3101325 10192082 1000 pcalc 3101325 835744 1000 pcalc 3101325835744 pcalc 310968244 kPa 7 Cálculo do erro relativo percentual O erro relativo percentual foi calculado por erro pmedpcalc pcalc 100 Para h1 erro1 10264210254804 10254804 100 erro1 009396 10254804100 erro1009163 Para h2 erro2 10562410560564 105 60564 100 erro2 001836 10560564100 erro2001739 Para h3 erro3 10975210968244 10968244 100 erro3 006956 10968244100 erro3006342 8 Tabela de coleta preenchida Código Fluido ρ kgm³ h m pmed kPa Pcalc kPa Erro V07 1040 012 102642 102548 00916 V07 1040 042 105624 105606 00174 V07 1040 082 109752 109682 00634 9 Discussão Os resultados obtidos mostram claramente que a pressão aumenta com a profundidade Isso era esperado pela equação da hidrostática segundo a qual a pressão em um ponto de um fluido em repouso depende da pressão atmosférica da densidade do fluido da aceleração da gravidade e da profundidade do ponto considerado Ao comparar os valores medidos na simulação com os valores teóricos observase excelente concordância Os erros relativos encontrados foram muito pequenos todos inferiores a 01 o que indica que a simulação reproduz de forma bastante fiel o comportamento previsto pelo modelo físico As pequenas diferenças observadas podem ser atribuídas a limitações de leitura da sonda arredondamentos numéricos e ao fato de a gravidade usada na simulação ter sido 98ms 2 e não exatamente 981ms 2 Mesmo assim essas diferenças não comprometem a análise pois permaneceram muito pequenas Concluise portanto que a atividade confirmou experimentalmente a relação linear entre pressão e profundidade em um fluido homogêneo em repouso e com superfície aberta 10 Respostas às perguntas individuais 1 Qual a relação entre a profundidade e a pressão observada no ponto indicado da simulação A pressão aumenta conforme a profundidade aumenta Isso foi observado diretamente nos valores medidos que cresceram à medida que a sonda foi colocada mais fundo no líquido 2 Como a densidade do fluido alterou o comportamento da pressão A densidade influencia diretamente a pressão hidrostática Quanto maior a densidade do fluido maior é a pressão para uma mesma profundidade pois a relação depende de ρ 3 Compare os resultados obtidos com os valores teóricos Há discrepâncias Justifique Os resultados medidos ficaram muito próximos dos valores teóricos Houve pequenas discrepâncias mas os erros percentuais foram muito baixos Isso indica boa concordância entre a simulação e a equação teórica ório 4 Na sua simulação foi atribuída uma densidade específica Como este valor se compara com a da água e de outros fluidos comuns A densidade adotada foi 1040 kgm 3 valor próximo ao da água normalmente aproximada por 1000kgm 3 Portanto tratase de um fluido ligeiramente mais denso que a água e mais denso que líquidos como óleos 5 Analise a diferença de pressão entre dois pontos a diferentes profundidades Qual a tendência observada A diferença de pressão aumenta quando aumenta a diferença de profundidade entre os pontos A tendência observada foi linear em acordo com a expressão da pressão hidrostática 6 Se o fluido fosse um gás em vez de um líquido quais diferenças você esperaria nos resultados Em um gás a variação de pressão com a profundidade seria muito menor pois a densidade do gás é muito menor Além disso gases podem sofrer variações de densidade mais facilmente o que torna o comportamento menos simples do que no caso de líquidos 7 Como a variação de altura da coluna líquida afetou os valores de pressão medidos Quanto maior a altura da coluna líquida acima do ponto analisado maior foi a pressão medida Isso confirma a dependência direta entre pressão e profundidade 8 Quais aplicações práticas você consegue relacionar com os resultados Podese relacionar esses resultados com barragens reservatórios caixas dágua mergulho tubulações tanques industriais e sistemas hidráulicos nos quais a pressão varia com a profundidade 9 De acordo com sua variante descreva como os parâmetros iniciais influenciaram o resultado Os parâmetros iniciais influenciaram diretamente os resultados A densidade determinou a intensidade do aumento da pressão com a profundidade e as profundidades escolhidas definiram os valores de pressão em cada ponto Como a superfície era aberta a pressão atmosférica também precisou ser considerada 10 Proponha uma situação real de engenharia em que os conceitos observados na simulação seriam relevantes Um exemplo é o projeto de um reservatório de água Nesse caso o conhecimento da variação da pressão com a profundidade é essencial para dimensionar corretamente paredes válvulas e tubulações 11 Explique por que a pressão varia linearmente com h Relacione com ppatmρgh A pressão varia linearmente com h porque para um fluido de densidade constante e sob gravidade constante a expressão ppatmρgh mostra que a pressão depende diretamente da profundidade Assim quando h aumenta a pressão aumenta na mesma proporção 12 Se dobrar a densidade mantendo h2 qual seria a nova pressão Calcule e interprete Mantendo h2042m e dobrando a densidade ρ 210402080kgm 3 temse p patmρ gh2 p 1013252080 980 42 1000 p 101325856128 p 10988628kPa Logo a nova pressão seria 10988628kPa Isso mostra que ao dobrar a densidade a parcela hidrostática da pressão também dobra 11 Conclusões A atividade permitiu verificar experimentalmente a relação entre profundidade e pressão em um fluido em repouso Os dados obtidos mostraram que a pressão aumenta à medida que a profundidade aumenta em concordância com a equação da hidrostática A comparação entre os valores medidos e os valores teóricos mostrou excelente concordância com erros percentuais muito pequenos Isso confirma que a simulação representa adequadamente o comportamento físico esperado para um fluido homogêneo com superfície aberta Dessa forma concluise que a pressão hidrostática depende da densidade do fluido da gravidade e da profundidade sendo um conceito fundamental para diversas aplicações práticas em engenharia e ciências 11 Anexos Foram obtidas três capturas de tela correspondentes às três profundidades medidas Sob Pressão Pressão 102642 kPa Régua Nível Atmosfera com sem Sistema Métrico Atmosferas Inglês Densidade do Fluido 1040 kgm³ gasolina água mel Gravidade 98 ms² Marte Terra Júpiter V07h3 png 13 Referências bibliográficas FOX Robert W McDONALD Alan T PRITCHARD Philip J MITCHELL John W Introdução à mecânica dos fluidos 9 ed Rio de Janeiro LTC 2018 HALLIDAY David RESNICK Robert WALKER Jearl Fundamentos de física gravitação ondas e termodinâmica v 2 12 ed Rio de Janeiro LTC 2023 PHET INTERACTIVE SIMULATIONS Sob Pressão Boulder University of Colorado Boulder Disponível em httpsphetcoloradoeduptBRsimulationsunderpressure Acesso em 17 mar 2026 YOUNG Hugh D FREEDMAN Roger A Física I mecânica 14 ed São Paulo Pearson Education do Brasil 2015 Pressão 109752 kPa Régua Nível Atmosfera com sem Sistema Métrico Atmosferas Inglês Densidade do Fluido gasolina água mel 1040 kgm³ Gravidade Marte Terra Júpiter 98 ms² Sob Pressão PHET