Princípios da Estática e Hidrostática

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MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I – 52_2024
Sabemos que uma condição de equilíbrio de um corpo é que a resultante das forças que 
agem sobre um corpo seja nula. Se o momento do sistema (que é a soma dos momentos 
das forças que agem sobre ele) é nulo, o corpo não adquire movimento de rotação.
Os princípios da estática podem ser observados em cada estrutura do cotidiano das 
cidades, como por exemplo em prédios, casas, e pontes, entre outras. Estruturas 
mecânicas como guindastes, guinchos e pontes rolantes não seriam facilmente projetadas 
sem que as equações de equilíbrio estático fossem utilizadas. Estes exemplos servem para 
ilustrar o quão importante são os princípios da estática associados ao equilíbrio de corpos 
rígidos.
Fonte: Física Geral e Experimental I. Luis Ricardo Arruda de Andrade. Maringá-PR.: 
Unicesumar, 2019. p. 277-280.
A hidrostática estuda as características intrínsecas aos fluídos, como suas propriedades, 
uma dessas propriedades é a densidade do fluído em condições estáticas de equilíbrio. Um 
dos mais importantes estudos da hidrostática é o do princípio de Arquimedes que 
estabelece que um corpo sólido submerso em um determinado fluído ficará sujeito a ação 
de uma força vertical, para cima, denominada de empuxo e cuja intensidade é igual ao peso 
do fluído deslocado pelo corpo.
O princípio de Arquimedes possui aplicações em diversas áreas da engenharia, como por 
exemplo no projeto de embarcações e aeronaves, medição de densidade de líquidos, e 
projetos de medidores de vazão.
Fonte: Física Geral e Experimental I. Luis Ricardo Arruda de Andrade. Maringá-PR.: 
Unicesumar, 2019. p. 293-295.
Os dois conceitos acima citados são colocados a prova por você: imagine que um 
equipamento superaquece em sua empresa e algumas porcas e parafusos são soltos e 
deformados.
1) Para solicitar a recompra, é necessário saber a massa exata das peças. Você tem 
disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Estática, no qual aborda em específico 
sobre o equilíbrio de corpos rígidos. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, 
do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual.
Imagine que cada um daqueles corpos de prova do experimento virtual é uma peça solta do 
seu equipamento e que a massa precisa ser determinada. Coloque apenas um corpo de 
prova do prato e equilibre a balança. Repita o procedimento para cada corpo de prova e, 
para cada equilíbrio, preencha uma linha da tabela a seguir:
Distância do 
centro de 
rotação ao 
contrapeso
Massa do 
contrapes
o
Distância do 
centro de 
rotação ao 
centro do prato
Mass
a do 
prato
Massa do 
corpo de 
prova
Pe
so 
1
Pe
so 
2
Pe
so 
3
Pe
so 
4
Obs: as colunas 2, 3, 4 e 5 da tabela são obtidas por dados experimentais, a coluna 6 da 
tabela é obtida por cálculos.
2) Para solicitar a recompra uma outra peça específica, você mudou de experimento e irá 
determinar a massa da peça por hidrostática. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o 
experimento de Hidrostática, no qual aborda em específico sobre o empuxo. Após realizar a 
leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-
teste, faça o experimento virtual.
Imagine que o cilindro (corpo de prova do experimento virtual) é a peça solta do seu 
equipamento e que a massa precisa ser determinada. Faça todos os passos do 
experimento indicado no roteiro e preencha a tabela abaixo:
Valor no Dinamômetro 
(N)
I Cilindro sólido fora da água
II Cilindro sólido dentro da água
III
Cilindro sólido + água preenchida, fora da 
água:
IV
Cilindro sólido + água preenchida, dentro 
da água:
Responda:
a) Utilizando apenas dados de volume e densidade do cilindro, dados no rodapé do 
experimento, qual a massa deste sólido?
c) Utilizando apenas valores teóricos (Volume do cilindro: 50 cm³, densidade da água 1000 
kg/m³, g=9,81 m/s², qual o empuxo neste cilindro?
d) Utilizando apenas dados deb) Utilizando apenas dados de peso (valores fornecidos no 
dinamômetro na linha I) e g=9,81 m/s², qual a massa deste sólido? peso (valores fornecidos 
no dinamômetro na linha I, II, III e IV), quais os dois valores que podem ser encontrados 
para o empuxo neste cilindro?
e) Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão