Mostrar código-fonte de Pressão

{{Mecânica do contínuo|Mecânica dos fluidos}}
[[Ficheiro:Demonstração de uma prensa de pregos no evento Portas Abertas UFRGS 2018.jpg|miniaturadaimagem|Demonstração de uma prensa de pregos no evento Portas Abertas UFRGS 2018.]]
'''Pressão''' (símbolo <math>p</math>) é a relação entre uma determinada [[força]] e sua área de distribuição.

O termo pressão é utilizado em diversos ramos da ciência como uma grandeza escalar que mensura a ação de uma ou mais forças sobre um determinado espaço, podendo este ser [[líquido]], [[Gás|gasoso]] ou mesmo [[sólido]]. A pressão é uma propriedade intrínseca a qualquer sistema, e pode ser favorável ou desfavorável para o homem: a pressão que um gás ou vapor exerce sobre a pá de uma hélice, por exemplo, pode ser convertida em [[Trabalho (física)|trabalho]]. Por outro lado, a pressão da água nas profundezas do [[oceano]] é um dos grandes desafios para os pesquisadores que buscam novas fontes de [[Recurso natural|recursos naturais]].<ref name=Halliday>{{citar livro|último =[[David Halliday|Halliday, David]], [[Robert Resnick|Resnick, Robert]] e [[Jearl Walker|Walker, Jearl]]|título=Fundamentos de física 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica|ano=1996 |publicado=LTC |local=Travessa do Ouvidor, 11. RJ}}</ref>
[[Imagem:Steam_vacuum_vs_pressure.gif|thumb|right|300px|Sistema com movimentação de fluido sob pressão.]]

== Convenções ==
=== Expressões matemáticas ===
Para problemas que envolvem gases e sólidos a expressão matemática utilizada para expressar pressão é dada por:

::<math> p = \frac{F}{A} </math>

ou

::<math> p = \frac{dF_n}{dA} </math>

Onde:
::<math>p</math> é a pressão;
::<math>F</math> é a [[força normal]] a superfície;
::<math>A</math> é a área total onde a força é aplicada.

Para líquidos estáticos, a pressão pode ser escrita como:

::<math> p = \rho g h </math>

ou

::<math> p_f - p_i = \rho g \Delta h </math>

Onde:
::<math>p</math> é a pressão em um ponto específico ou a diferença entre a pressão inicial e final do sistema;
::<math>\rho</math> é a massa específica do líquido;
::<math>g</math> é a [[aceleração gravitacional]];
::<math>h</math> é a profundidade do ponto dentro do líquido.

Podemos descobrir a pressão de um gás a determinada temperatura e volume através da equação do [[gás ideal]]:

::<math> p = \frac{n R T}{V} </math>

Onde:
::<math>p</math> é a pressão do gás;
::<math>n</math> é o número de mols do gás;
::<math>R</math> é a [[constante dos gases perfeitos]];
::<math>V</math> é o volume do gás.

A pressão é uma [[grandeza escalar]]. O '''vetor força''' muda conforme a orientação do plano onde é aplicado, porém o valor da pressão permanece o mesmo, ou seja, é independente de direção. O '''vetor força''' que caracteriza a pressão pode ser relacionado ao vetor da [[força normal]], uma vez que ambos são perpendiculares à superfície.<ref name=Halliday/>

=== Unidades ===
{{AP|[[Unidades de pressão]]}}

Sendo a definição de pressão: força por unidade de área, analogamente a unidade será [[força|newton]] por [[metro quadrado]] (N/m<sup>2</sup>). Em homenagem a [[Blaise Pascal]], por suas diversas contribuições relativas à pressão, [[pressão mecânica]] e [[hidrostática]], a unidade no [[Sistema Internacional de Unidades|Sistema Internacional]] para medir pressão é o [[Pascal (unidade)|Pascal]] ([[Pascal (unidade)|Pa]]).

Em geral, a unidade é encontrada na forma de milhar(''k''Pa), uma vez que as medidas de pressão geralmente apresentam valores altos dessa unidade. A pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar, por exemplo, corresponde a aproximadamente {{Fmtn|101325}} [[Pascal (unidade)|Pa]] (pressão normal), e esse valor é normalmente associado a uma unidade chamada [[atmosfera padrão]] ([[atmosfera (unidade)|atm]]).

==== Outras unidades ====
* [[Atmosfera (unidade)|Atmosfera]] é a pressão correspondente a 0,760 m (760 mm) de [[Mercúrio (elemento químico)|Mercúrio]], com densidade de 13,5951 g/cm³ a uma [[aceleração gravitacional]] de 9,80665 m/s².
* [[Baria|Bária]] é a unidade de pressão no [[Sistema CGS de unidades]] e vale uma [[dyn]]/cm².
* [[Bar (unidade)|Bar]] é um múltiplo da bária, onde 1 bar = 10<SUP>6</SUP> bárias.
* [[Psi (unidade)|PSI]] (''pound per square inch''), libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/americano, onde 1 psi = 0,07 bar.
* [[milibar]] ou [[Pascal (unidade)|hectopascal]] é um múltiplo do pascal, onde 1 hPa = 100 Pa. Geralmente utilizado na [[meteorologia]].
* [[milímetro de mercúrio]] (mmHg), também chamada de [[Evangelista Torricelli|Torricelli]], é uma unidade de pressão antiga inventada com o surgimento do barômetro, onde 1 mmHg = 133,322 Pa.
* [[metro de coluna de água|mH<sub>2</sub>O]] é uma unidade relativa a pressão necessária para elevar em um metro o nível de uma coluna de água em um barômetro, sendo 1 mH<sub>2</sub>O = {{Fmtn|9806,65}} Pa.
* [[kgf/cm²]] representa o peso normal do ar ao nível do mar por cm², sendo 1 kgf/cm² = {{Fmtn|98066,52}} Pa.

{|class="wikitable" style="text-align:left;margin:auto"
|+ Tabela de conversão de unidades<ref>{{citar livro|último =INMETRO|título=Sistema Internacional de Unidades SI|local=Duque de Caxias, RJ.|ano=2012}}</ref>
!Nomenclatura
| [[Atmosfera]] || [[Pascal (unidade)|Pascal]] || [[Bária]] || [[Bar (unidade)|Bar]] || [[milibar]] ou [[hectopascal]] || [[mmHg]] || [[metro de coluna de água|mH<sub>2</sub>O ]] || [[kgf/cm²]]
|-
!Unidade
| '''Atm''' || '''Pa''' || '''Ba''' || '''Bar''' || '''mBar''' / '''hPa''' || '''mmHg''' || '''mH<sub>2</sub>O''' || '''kgf/cm²'''
|-
!Atmosfera
|1
| 1,01325×10<sup>5</sup> || 1,01325×10<sup>6</sup> || 1,01325 || 1013,25 || 760,0 || 10,33 || 1,033
|-
!Pascal
| 9,869×10<sup>-6</sup> ||1
| 10 || 10<sup>-5</sup> || 0,01 || 7,501×10<sup>-3</sup>|| 1,020×10<sup>-4</sup>|| 1,019×10<sup>-5</sup>
|-
!Bária
| 9,869×10<sup>-7</sup> || 0,1 ||1
| 10<sup>-6</sup> || 0,001 || 7,501×10<sup>-4</sup>|| 1,020×10<sup>-5</sup>|| 1,020×10<sup>-2</sup>
|-
!Bar
| 0,9869 || 100 000 || 1 000 000 ||1
| 1 000 || 750,1 || 10,20 || 1,020
|-
!mBar ou hPa
| 9,869×10<sup>-4</sup> || 100 || 1 000 || 0,001 ||1
| 0,7501 || 1,020×10<sup>-2</sup> || 10,20
|-
!mmHg
| 1,316×10<sup>-3</sup> || 133,3 || 1 333 || 1,333×10<sup>-3</sup> || 1,333 ||1
| 1,360×10<sup>-2</sup> || 13,60
|-
!mH<sub>2</sub>O
| 9,678×10<sup>-2</sup> || 9 807 || 9,807×10<sup>4</sup> || 9,807×10<sup>-2</sup> || 98,06 || 73,56 ||1
| 0,100
|-
!kgf/cm²
| 0,968||9,810×10<sup>4</sup> || 9,810×10<sup>5</sup> || 0,9810 || 981,0 || 735,8 || 10,00||1
|}

== Instrumentos de medição ==
==== Manômetro ====
{{Imagem múltipla
| image1 = Manometer inside.png
| width1 = 
| alt1 = 
| caption1 = Princípio de funcionamento de um manômetro de tubo flexível.
| image2 = Manometer (schematic U-tube).svg
| width2 = 100
| alt2 = 
| caption2 = Princípio de funcionamento de um manômetro em forma de ''U''.
}}

O [[manômetro]] é um instrumento utilizado para medir a pressão de um líquido ou de um gás.

A experiência pode ser feita de várias maneiras, inclusive o arranjo dos equipamentos pode variar. A técnica para medir a pressão de um fluido consiste em manter o líquido(geralmente mercúrio, devido a sua alta densidade) dentro de um recipiente com duas extremidades que permitam manejar a pressão na entrada e a sua abertura ou fechamento. Nessas extremidades podemos colocar gases ou outros líquidos, dependendo da experiência em questão.
De acordo com a altura da coluna de líquido, pode-se estimar a pressão que ela exerce sobre a pressão de entrada (geralmente é a pressão atmosférica) utilizando a equação que relaciona altura e densidade do líquido à pressão que ele exerce no meio.

Outro tipo de manômetro mais sofisticado consiste em um tubo flexível com uma extremidade ligada a um ponteiro e a outra aberta para a passagem de determinado gás ou líquido. Conforme o recipiente enche, a pressão no tubo deforma a geometria do recipiente, que por sua vez acaba deslocando o ponteiro. Esse tipo de manômetro tem um caráter mais prático, e o outro mais didático.<ref name=Tipler >{{citar livro|último =Tipler, Paul A|título=Física: para cientistas e engenheiros|ano=2000|publicado=LTC|local=RJ}}</ref>

==== Piezômetro ====
[[Imagem:PSM V19 D076 Piezometer to measure sea depth.jpg|thumb|80px|esquerda|Configuração de um piezômetro simples.]]

O [[Piezómetro|piezômetro]] é um aparelho utilizado para medir a pressão que a água (ou sua ausência) exerce na composição do solo.
O equipamento consiste em um tubo no qual uma extremidade é conectada a um recipiente com algum líquido(geralmente mercúrio, devido a sua alta densidade) e a outra é revestida por algum material poroso, como uma esponja, por exemplo.
O tubo é então preenchido com água, e o líquido de medição é separado da água por vácuo ou gás. Quando o solo está seco, a água do tubo é absorvida pela terra e a coluna de líquido de medicação sobe. Quando o solo está muito úmido o processo contrário ocorre, enchendo completamente o tubo com água e diminuindo a coluna de líquido.

Com a equação para medir pressão em líquidos podemos calcular a poro-pressão(ou carga piezométrica) do solo.
Esse tipo de medida é muito útil, pois permite monitorar a umidade do solo e evitar situações extremas, como deslizamentos devido a erosão do solo.<ref>{{citar livro|último =Feghali, J.P|título=Mecânica dos Fluidos Vol. 1|ano=1974 |publicado=Livros Técnicos e Científicos S.A|local=RJ}}</ref>

==== Barômetro ====
[[Imagem:Barometer mercury column hg.jpg|thumb|Barômetro feito com uma coluna de [[mercúrio (elemento químico)|mercúrio]].]]

O [[barômetro]] é um equipamento que nos permite calcular algumas grandezas indiretamente através da pressão.

O primeiro barômetro consistia em um tubo com um lado fechado e o outro fixado em algum recipiente, de forma a permitir a passagem de algum fluido desse recipiente para dentro do tubo. Adicionando ao pequeno reservatório algum líquido(geralmente mercúrio, devido a sua alta densidade) para que este sirva como um indicador. Conforme sabemos da [[hidrostática]], um líquido exerce pressão igual para todos os lados. Assim sendo, quando a parte externa do recipiente for submetida a determinada pressão, o líquido vai exercer a mesma pressão na parte interna do tubo. Caso essa pressão externa seja maior que a interna, a coluna do líquida vai subir a fim de nivelar o sistema. Caso contrário, a coluna desce e a parte de cima fica com [[vácuo]].

Partindo da equação que relaciona a diferença de altura do líquido com a sua pressão, e sabendo qual a pressão interna do tubo, podemos calcular quanto vale a pressão externa em qualquer lugar.
Através dessa experiência (conhecida como [[Evangelista Torricelli|experiência de Torricelli]]) podemos determinar a altura do local onde estamos com relação ao nível do mar. Sabe-se que uma coluna de mercúrio, por exemplo, mede 76 cm ao nível do mar, e que esse valor diminui quando alcançamos altitudes maiores, pois a [[pressão atmosférica]] é menor.<ref name=Tipler/>

== Pressão em gases ==
{{Imagem múltipla
 | image1    = Pressure exerted by collisions.svg
 | width1    = 
 | alt1      = 
 | caption1  = Representação de moléculas de um gás colidindo com a superfície do recipiente.

 | image2    = Pressao stefanelli.png
 | width2    = 190
 | alt2      = 
 | caption2  = [http://www.stefanelli.eng.br/webpage/simtermo/p_pressa.html Simulador de pressão.]
}}

Segundo a [[teoria cinética dos gases]], um gás é composto por um grande número de [[moléculas]] que se movimentam muito rápido e de forma [[Movimento Browniano|aleatória]], causando frequentes colisões entre as moléculas do gás e com as paredes de qualquer tipo de recipiente. Essas moléculas apresentam um certo [[momento linear|momento]], dado pelo produto entre a massa e a velocidade da molécula. No instante em que uma molécula colide com uma parede, as moléculas transmitem momento à superfície, e como consequência produzem uma força perpendicular à essa superfície. A soma de todas essas forças oriundas de colisões em uma determinada superfície, dividida pela área da mesma, resulta na pressão exercida por um gás em um determinado recipiente.<ref name=Halliday/>

Algumas aplicações da pressão nos gases podem ser observadas na utilização da pressão que o vapor da água exerce sobre determinada superfície quando confinado em um espaço fechado. Esse processo pode ser encontrado em [[usina nuclear|usinas nucleares]], onde uma pá gira com a pressão do vapor e converte essa energia em eletricidade. Além disso, observamos a pressão em gases sendo utilizada diariamente no freio do ônibus, por exemplo. O freio de veículos pesados conta com um sistema que usa ar comprimido para cessar o movimento.

== Pressão em líquidos ==
{{AP|Hidrostática}}
{{Imagem múltipla
| image1 = Vases communicants.PNG
| width1 = 167
| alt1 = 
| caption1 = Vasos comunicantes.
| image2 = Pressure.cooker.jpg
| width2 = 
| alt2 = 
| caption2 = Panela de pressão.
}}

Um corpo no estado [[líquido]] é caracterizado por apresentar uma distância entre suas moléculas que permite ao corpo adequar-se ao ambiente em que se encontra. As características da pressão nos líquidos é semelhante a que encontramos nos gases: o líquido exerce pressão para todos os lados de um recipiente e em qualquer corpo que for imerso nele.

Segundo o [[princípio de Pascal]], ao exercermos pressão em um fluido confinado em um recipiente, essa é transmitida integralmente a todos os ponto desse recipiente. Uma experiência que pode ajudar a compreender esse princípio é a dos [[vasos comunicantes]]:
Ao armazenarmos algum líquido em uma estrutura com colunas de volumes diferentes podemos observar que o líquido preenche todas as colunas a mesma altura, desconsiderando as diferenças de volume. Isso prova que o fluido espalha-se uniformemente, portanto, exerce pressão igual em todas as direções.<ref name=Halliday/> Essa demonstração foi muito importante para o surgimento dos sistemas [[hidráulica|hidráulicos]], essenciais nos dias de hoje.

A pressão em um líquido em repouso aumenta à medida em que aumenta a profundidade. Ao furar uma garrafa com água, por exemplo, a vazão de um furo na sua base será maior do que a de um furo lateral (considerando que ambos tenham a mesma área). Essa diferença é devida à maior pressão no fundo da garrafa, por causa da maior altura da coluna de água.<ref name=Tipler/>

Outra característica marcante da pressão nos líquidos e demais [[estados da matéria]] é sua propriedade de alterar os outros elementos do conjunto: [[temperatura]], pressão e [[volume]]. Podemos perceber isso ao cozinhar feijão em uma [[panela de pressão]]: o [[Vapor de água|vapor da água]] aumenta a pressão no interior da panela, e isso provoca uma alteração do [[ponto de ebulição]] da água, que passa a ferver acima dos 100 °C. Isso agiliza o processo de cozimento do grão do feijão, que seria muito mais lento se não fosse o advento da panela de pressão.

== Pressão em sólidos ==
Existe uma área da física que aborda o assunto pressão com restrição aos [[Corpo rígido|corpos rígidos]]. Esse assunto é estudado profundamente devido as sua extrema importância.
A [[tensão mecânica]], como é chamada, estuda todos os tipos de pressões e tensões que são encontradas dentro ou sobre um corpo material, sendo elas:

* Tensão de [[tração (física)|tração]];
* Tensão de [[Compressão física|compressão]];
* Tensão de [[cisalhamento]];
* Tensão [[Elástico|elástica]];
* Tensão [[plástica]];
* Tensão de [[escoamento]].<ref name=Johnston>{{citar livro|último =Ferdinand P. Beer, E. Russell, Jr. Johnston, John T. Dewolf|título=Mecânica dos materiais 5ª Edição|ano=2011 |publicado=McGraw-Hill}}</ref>

Diferente da pressão nos fluidos, em corpos rígidos os [[átomo]]s não têm tanta liberdade e acabam tendo seus movimentos restringidos, ou seja, não exercem pressão ao seu redor. Se pegarmos uma pedra e largarmos em uma superfície, a única pressão que a pedra exerce no sistema é a resultante de sua força peso e da área da sua base, que pressiona a mesa. Portanto, percebemos que a pressão dos sólidos é ocasionada necessariamente por uma força(a própria força peso, por exemplo) que usa o [[sólido]] como recurso para ampliar sua força e área. Este conjunto de informações é suficiente para refletir sobre as consequências dessas tensões no ambiente em que vivemos.

[[Imagem:Patins Jean Béliveau.jpg|thumb|Patins.]]

Uma aplicação para essas observações são os [[patins]]. A patinação sobre o gelo utiliza dos artifícios da pressão para proporcionar menos aderência aos praticantes do esporte. Vamos entender por quê:

O metal utilizado como lâmina na sola do sapato de [[Patinagem no gelo|patinação]] é muito fino, e sua área de contato é muito pequena frente ao peso do patinador. Como a pressão é inversamente proporcional à área de abrangência da força, quanto menor for a largura do metal mais pressão será feita sobre o gelo.

Assim como a água, o [[gelo]] sofre algumas mudanças de características. A que estamos interessados no momento revela que o gelo sobre os patins está sobre uma pressão tão intensa que acaba trocando de estado da matéria e vira liquido mesmo a temperaturas abaixo de zero. Graças a isso, os patins utilizam a força peso do patinador para derreter uma fina camada de gelo em baixo da lâmina quando está deslizando, aumentando sua velocidade e lubrificando o caminho.<ref name=Halliday/>

[[Imagem:Glaciar Perito Moreno, Santa Cruz, PN Los Glaciares, Argentina.jpg|thumb|00px|Glaciar Perito Moreno, Santa Cruz, Argentina.]]

Alguns fenômenos naturais como os [[glaciares]] também têm fatores relacionados à pressão que os cubos de gelo exercem um sobre o outro, fazendo com que o gelo mais em baixo derreta e o gelo que está ''por cima,'' fazendo uma trilha de água e escoe os blocos até algum rio ou oceano (ou até que sequem).

== Ver também ==
*[[Atmosfera padrão]]
*[[Condições normais de temperatura e pressão]]
*[[Hidrostática]]

{{Referências}}

== Ligações externas ==
* {{Link|en|2=http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/pressure.html |3=Gas pressure}}

{{Portal3|Física}}
{{Controle de autoridade}}

[[Categoria:Pressão| ]]
[[Categoria:Termodinâmica atmosférica]]
[[Categoria:Dinâmica de fluidos]]
[[Categoria:Mecânica de fluidos]]
[[Categoria:Hidráulica]]