Mecânica IV · Episódio 4

O salto de onde o ar quase não pesa

Pressão, densidade e a atmosfera

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 41 / 19

O caso

Cápsula sob o balão a 39 km; barra de pressão quase sumida ao lado

14/10/2012 · cápsula a 38 969 m após cerca de 2,5 h de subida
queda livre de 4 min 19 s · 1 357,64 km/h · Mach 1,25
lá fora: cerca de 320 Pa, 0,32% da pressão de baixo
linha crítica a 19 km: limite de Armstrong

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 42 / 19

O caso

14/10/2012 · cápsula a 38 969 m após cerca de 2,5 h de subida
queda livre de 4 min 19 s · 1 357,64 km/h · Mach 1,25
lá fora: cerca de 320 Pa, 0,32% da pressão de baixo
linha crítica a 19 km: limite de Armstrong

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 42 / 19

O caso

14/10/2012 · cápsula a 38 969 m após cerca de 2,5 h de subida
queda livre de 4 min 19 s · 1 357,64 km/h · Mach 1,25
lá fora: cerca de 320 Pa, 0,32% da pressão de baixo
linha crítica a 19 km: limite de Armstrong

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 42 / 19

O caso

14/10/2012 · cápsula a 38 969 m após cerca de 2,5 h de subida
queda livre de 4 min 19 s · 1 357,64 km/h · Mach 1,25
lá fora: cerca de 320 Pa, 0,32% da pressão de baixo
linha crítica a 19 km: limite de Armstrong

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 42 / 19

Pergunta do episódio

O que significa o ar "pesar" — e por que lá em cima ele quase não pesa?

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 43 / 19

Conceito 1 — Pressão

Tijolo deitado e em pé: mesmo peso, 1 000 Pa contra 4 000 Pa

unidade: pascal ·
escalar: desenhada como barra, nunca seta
área 4 vezes menor → pressão 4 vezes maior

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 44 / 19

Conceito 1 — Pressão

unidade: pascal ·
escalar: desenhada como barra, nunca seta
área 4 vezes menor → pressão 4 vezes maior

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 44 / 19

Conceito 1 — Pressão

unidade: pascal ·
escalar: desenhada como barra, nunca seta
área 4 vezes menor → pressão 4 vezes maior

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 44 / 19

Exemplo resolvido — prego e polegar

Prego: mesma força na cabeça e na ponta, barras de pressão 100× diferentes

Martelada de 50 N · ponta de · cabeça de

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

áreas em

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 45 / 19

Exemplo resolvido — prego e polegar

Martelada de 50 N · ponta de · cabeça de

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

áreas em

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 45 / 19

Exemplo resolvido — prego e polegar

Martelada de 50 N · ponta de · cabeça de

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

áreas em

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 45 / 19

Conceito 2 — Uma atmosfera

Grade de 100 cm² com 10 N em cada quadradinho

Ar empurrando um bloco por todos os lados

nível do mar (exato: 101 325 Pa):

de bolso: · 10 t de força por metro quadrado
age em toda direção · o que fere é a diferença

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 46 / 19

Exemplo resolvido — ar sobre a palma

Quanto vale em , e a força numa palma de ?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 47 / 19

Exemplo resolvido — ar sobre a palma

Quanto vale em , e a força numa palma de ?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 47 / 19

Exemplo resolvido — ar sobre a palma

Quanto vale em , e a força numa palma de ?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 47 / 19

Conceito 3 — Densidade

Barras de densidade: mercúrio, aço, água, óleo e ar invisível

em · escalar
ar 1,2 · água 1 000 · mercúrio 13 600
propriedade do material, não do tamanho

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 48 / 19

Conceito 3 — Densidade

em · escalar
ar 1,2 · água 1 000 · mercúrio 13 600
propriedade do material, não do tamanho

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 48 / 19

Conceito 3 — Densidade

em · escalar
ar 1,2 · água 1 000 · mercúrio 13 600
propriedade do material, não do tamanho

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 48 / 19

Exemplo resolvido — garrafa de óleo

Garrafa com 2 L de óleo (): qual a massa?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 49 / 19

Exemplo resolvido — garrafa de óleo

Garrafa com 2 L de óleo (): qual a massa?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 49 / 19

Exemplo resolvido — garrafa de óleo

Garrafa com 2 L de óleo (): qual a massa?

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 49 / 19

Conceito 4 — Coluna que afina

Coluna de ar uniforme parando abaixo do topo do Everest

Barras de densidade do ar encolhendo de 0 a 39 km

pressão no chão: peso do ar acima
densidade constante:

ar comprime embaixo, rareia em cima · 11 km: 22% · 39 km: 0,32%

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 410 / 19

Exemplo resolvido — ar uniforme

Ar com até o topo: que altura dá ? ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

abaixo do Everest

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 411 / 19

Exemplo resolvido — ar uniforme

Ar com até o topo: que altura dá ? ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

abaixo do Everest

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 411 / 19

Exemplo resolvido — ar uniforme

Ar com até o topo: que altura dá ? ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

abaixo do Everest

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 411 / 19

Conceito 5 — Limite de Armstrong

Linha a 19 km separando a zona do traje pressurizado

cerca de 19 km · 6,3 kPa · água ferve a 37 °C
fervem saliva, lágrimas, umidade pulmonar
sangue: não ferve, pressão arterial segura

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 412 / 19

Conceito 5 — Limite de Armstrong

cerca de 19 km · 6,3 kPa · água ferve a 37 °C
fervem saliva, lágrimas, umidade pulmonar
sangue: não ferve, pressão arterial segura

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 412 / 19

Conceito 5 — Limite de Armstrong

cerca de 19 km · 6,3 kPa · água ferve a 37 °C
fervem saliva, lágrimas, umidade pulmonar
sangue: não ferve, pressão arterial segura

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 412 / 19

Exemplo resolvido — fração do limite

6,3 kPa em atm, e a cápsula (38 969 m) contra o limite (19 202 m)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

6,3% da pressão · cápsula a cerca de 2 vezes o limite

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 413 / 19

Exemplo resolvido — fração do limite

6,3 kPa em atm, e a cápsula (38 969 m) contra o limite (19 202 m)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

6,3% da pressão · cápsula a cerca de 2 vezes o limite

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 413 / 19

Exemplo resolvido — fração do limite

6,3 kPa em atm, e a cápsula (38 969 m) contra o limite (19 202 m)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

6,3% da pressão · cápsula a cerca de 2 vezes o limite

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 413 / 19

Conceito 6 — Onde o balão para

Mesmo balão em três alturas: peso fixo, empuxo encolhendo

empuxo cresce com volume e densidade do ar externo
subindo: ar rareia → empuxo cai
empuxo igual ao peso → resultante nula → fim da subida

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 414 / 19

Conceito 6 — Onde o balão para

empuxo cresce com volume e densidade do ar externo
subindo: ar rareia → empuxo cai
empuxo igual ao peso → resultante nula → fim da subida

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 414 / 19

Conceito 6 — Onde o balão para

empuxo cresce com volume e densidade do ar externo
subindo: ar rareia → empuxo cai
empuxo igual ao peso → resultante nula → fim da subida

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 414 / 19

Exemplo resolvido — de ar deslocado

Empuxo sobre : no chão () e a 39 km ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 270 vezes menos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 415 / 19

Exemplo resolvido — de ar deslocado

Empuxo sobre : no chão () e a 39 km ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 270 vezes menos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 415 / 19

Exemplo resolvido — de ar deslocado

Empuxo sobre : no chão () e a 39 km ()

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 270 vezes menos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 415 / 19

Radar ENEM

Salto fino de 1 cm² e sola de 150 cm² sob os mesmos 600 N

✗ "pressão de 20 N" · ✓ força em N, pressão em Pa
✗ · ✓
✗ massa por área · ✓ peso () por área
✗ peça maior, mais densa · ✓ densidade é do material
✗ sangue ferve a 19 km · ✓ só líquidos expostos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 416 / 19

Radar ENEM

✗ "pressão de 20 N" · ✓ força em N, pressão em Pa
✗ · ✓
✗ massa por área · ✓ peso () por área
✗ peça maior, mais densa · ✓ densidade é do material
✗ sangue ferve a 19 km · ✓ só líquidos expostos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 416 / 19

Radar ENEM

✗ "pressão de 20 N" · ✓ força em N, pressão em Pa
✗ · ✓
✗ massa por área · ✓ peso () por área
✗ peça maior, mais densa · ✓ densidade é do material
✗ sangue ferve a 19 km · ✓ só líquidos expostos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 416 / 19

Radar ENEM

✗ "pressão de 20 N" · ✓ força em N, pressão em Pa
✗ · ✓
✗ massa por área · ✓ peso () por área
✗ peça maior, mais densa · ✓ densidade é do material
✗ sangue ferve a 19 km · ✓ só líquidos expostos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 416 / 19

Radar ENEM

✗ "pressão de 20 N" · ✓ força em N, pressão em Pa
✗ · ✓
✗ massa por área · ✓ peso () por área
✗ peça maior, mais densa · ✓ densidade é do material
✗ sangue ferve a 19 km · ✓ só líquidos expostos

Professor Canário · Mecânica IV · Episódio 416 / 19

Resumo em cinco peças