Pressão é um termo comum em nosso dia a dia, como quando usamos as expressões ‘trabalhar sob pressão’ ou ‘não aguentar pressão’ sempre que queremos nos referir a situações difíceis.
Porém, diferentemente do contexto perceptivo, o conceito físico de pressão é bem fácil! E é sobre isso que vamos tratar nessa postagem.
A forma como uma força interage com uma superfície faz com que uma pressão seja gerada. Vimos que o peso é uma força que nos puxa para baixo em direção ao centro da Terra; assim quando estamos em pé, todo o nosso peso está sendo aplicado na sola dos nossos pés.
Essa área de contato entre os nossos pés e o chão, sob ação da força peso, está submetida a uma pressão.
Definição de pressão
Fisicamente, a pressão é definida por:
Onde:
p é a pressão,
F é a força aplicada em newtons,
e A é a área de contato da força em m².
Como temos uma razão entre força e área, a unidade de pressão é N/m². Esta unidade é simplificada pelo uso de pascal (Pa).
Pascal e não pascoal, certo pessoal?! Consequentemente temos que 1 N/m² equivale a 1 Pa.
A pressão está em nosso cotidiano e muitas vezes não percebemos, como acontece com a pressão atmosférica, que é uma algo que todos já ouviram falar.
Mas o que gera essa pressão? Sabemos que tudo que se encontra ao redor da Terra sofre ação de sua gravidade, sofrendo uma atração.
O mesmo ocorre com a massa gasosa que se encontra no seu entorno; por mais que não percebamos, o ar tem massa e, consequentemente, um peso.
Este peso está distribuído sobre a superfície da Terra e como vimos anteriormente sempre que temos uma força, neste caso a força peso, agindo em uma área (ou superfície), temos uma pressão.
Simples, não?!
A pressão é nossa inimiga ou aliada, e dependendo da situação tentamos aumentá-la ou diminuí-la de modo que nos favoreça, conforme podemos ver em alguns exemplos dados abaixo.
Situações nas quais queremos AUMENTAR a pressão
- Na ponta fina de um prego para que ele entre com facilidade numa superfície;
- Quando afiamos uma faca ou outra lâmina de corte, onde diminuímos sua área de contato para podermos cortar usando uma força menor;
- Nas lâminas de patins de gelo, para facilitar o patinar.
Situações nas quais queremos DIMINUIR a pressão
- Nas formas alongadas dos esquis de neve para que aumente a área de contato entre os pés do esquiador e a neve; isso faz com que o peso seja distribuído por uma área maior fazendo com que a pressão sobre a neve diminua, e o esquiador não afunde;
- Nas lagartas dos tanques de guerra que parecem esteira e que ficam nos “pneus”, aumentando a área de contato entre o tanque e o chão, evitando que atole;
- Nas fundações de casas cujo objetivo é distribuir o peso da construção de modo a diminuir a pressão da estrutura sobre o solo.
Vemos que em todos os casos a grandeza que mais sofre variação para aumentar ou diminuir a pressão é a área; isso acontece porque podemos perceber que ela é uma grandeza inversamente proporcional à pressão, ou seja, se diminuirmos a área, a pressão aumenta.
Assim, quando diminuímos a área de contato conseguimos diminuir a força aplicada para realizar uma tarefa com menos força.
Assim, queremos que a área de uma lâmina seja a menor possível para facilitar o corte de algo, e quanto menor for essa área, mais afiada a lâmina vai estar.
Por outro lado, quando aumentarmos a área, a pressão diminui porque a força se distribuirá cada vez mais pela área de contato, fazendo com que ela seja diminuída.
Para fazer um teste simples, basta bater um prego da forma convencional e outro invertido e ver qual é o que vai se fixar primeiro e com menor esforço!
Para finalizar, vamos ver um exemplo com números:
Numa região nevou durante um período que formou uma camada de um metro de neve. Essa neve não está compactada o suficiente, de modo que a pressão máxima que ela suporta é de 20.000 Pa.
Um pai vai levar sua filha de seis anos na escola e precisa passar por esse trecho de neve. Pergunta-se:
a. Alguém afundará na neve?
Dados: massa do pai = 75 kg, massa da filha = 35 kg, aceleração da gravidade = 9,81 m/s², área dos pés do pai = 300 cm², área dos pés da filha = 180 cm².
Primeiramente precisamos saber qual é a pressão que cada um exerce sobre a neve, assim precisamos saber qual é a força (peso) e a área que esta força está sendo aplicada:
- Pai
Fpeso = m * g = 75 kg * 9,81 m/s² = 735,75 kg.m/s² = 735,75 N
ppai = Fpeso / A = 735,75 N / 0,03 m² = 24.525 N/m² = 24.525 Pa
ppai > pneve, logo o pai afundará
- Filha
Fpeso = m * g = 35 kg * 9,81 m/s² = 343,35 kg.m/s² = 343,3 N
pfilha = Fpeso / A = 343,35 N / 0,018 m² = 24.525 N/m² = 19.075 Pa
pfilha > pneve, logo a filha não afundará
b. Qual deveria ser a área de contato entre os pés do pai e a neve para que ele não afundasse?
A área deve ser grande o suficiente para que distribua a força peso. Neste caso, usaremos a força peso do pai e a pressão limite da neve para determinar qual será a área que distribuiria seu peso e evitasse que o pai afundasse.
Assim:
pneve = Fpai / A → A = Fpai / pneve = 735,75 N / 20.000 Pa = 0,0367875 m²
Assim, o pai deveria usar um esqui, por exemplo, que tivesse a área mínima de cerca de 0,0368 m².
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