Modelo de prensa hidráulica

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
A idéia de prensa hidráulica baseia-se no princípio que diz: "os líquidos transmitem integralmente pressões de uma região para outra". Ora, se a pressão é a mesma em todos os pontos de um líquido  incompressível e em equilíbrio hidrostático então, em superfícies de áreas diferentes as intensidades das forças aplicadas pelo líquido também devem ser diferentes. Assim, se aplicarmos uma força de pequena intensidade F₁ na superfície de pequena área A₁, então o líquido, graças à integral transmissão da pressão, fará surgir na superfície de grande área A₂ uma força de grande intensidade F₂.
Vemos aqui que a prensa hidráulica, ao utilizar-se dessa técnica, funciona como uma verdadeira máquina, ou seja, um dispositivo capaz de multiplicar forças. O 'operador' aplica a força F₁ (de pequena intensidade) e a máquina aplica na 'carga' a força F₂ (de grande intensidade).

A relação entre as grandezas F₁, A₁, F₂ e A₂ é de simples obtenção; basta impor que a pressão (que é a transmitida pelo líquido) tem o mesmo valor em todas as regiões banhadas pelo líquido:

P = F₁/A₁  e P = F₂/A₂ ... logo ...  F₁/A₁ = F₂/A₂ ... ou ... F₁ / F₂ = A₁ / A₂

Essa relação de esforços, diretamente proporcional à relação das áreas, pode ser verificada através de dois vasos comunicantes dotados de êmbolos.

Material
Duas seringas hipodérmicas de diâmetros diferentes, tubo de látex, dois pratinhos de plástico, placa de madeira de (25x30x1)cm, placa de madeira de (15x25x1) cm, 0,5m de fio de cobre 16 revestido com plástico e água.

Montagem
(1)- Pregue a placa de madeira menor na base da placa maior (como se ilustra na figura a). Essa estrutura será o suporte do modelo.

(2)- Coloque as seringas apoiadas contra esse suporte e marque as posições dos furos nessa placa vertical (figura b).

(3)- Com uma furadeira manual ou elétrica, com broca de 3mm, faça 4 furos nessa placa vertical, nas posições marcadas.

(4)- Corte o fio de cobre revestido em quatro partes iguais e, com esses pedaços amarre as seringas no suporte. Torça com alicate as extremidades dos fios pelo lado de trás da placa de madeira.

(5)- Coloque o tubinho de látex unindo os bicos das seringas e cole os pratinhos de plástico nos topos dos êmbolos dessas seringas.

(6)- Preencha as seringas com água, deixando os êmbolos nas posições indicadas na figura final. Essas posições podem ser ajustadas soltando-se o tubo de látex de uma das seringas.

Procedimento
A- Aperte o prato do êmbolo menor, fazendo-o descer 1cm. Observe o que ocorre com o êmbolo maior. Anote no seu caderno de laboratório.
Dica para o professor

B- Coloque um peso sobre o prato do êmbolo menor. Esse peso pode ser uma chumbada grande de pesca. Verifique, na prática, quantos pesos iguais devem ser colocados no outro prato para manter o equilíbrio da prensa. Anote.  
Dica para o professor

C- Explique o funcionamento da prensa hidráulica. Analise os deslocamentos dos êmbolos durante a operação da prensa.
Dica para o professor

DICAS 

 DA- O êmbolo maior irá subir de uma distância menor que 1cm. Se ele subir, digamos, 0,5cm, isso significa que a vantagem mecânica da prensa vale 2, ou seja, essa prensa multiplica por 2 a força aplicada no êmbolo menor. Colocando-se um peso de 200gf no êmbolo menor, serão necessário 400gf no êmbolo maior, para manter a prensa em equilíbrio. Esses pesos, podem ser chumbadas para pesca. Adquira 10 dessas chumbadas grandes iguais. Serão úteis para vários experimentos.
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DB- Com as chumbadas iguais servindo como massores, é fácil encontrar os valores que dão o equilíbrio da prensa. Mostre como a prensa multiplica a força aplicada.  
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DC- Eis uma boa oportunidade para revisar a lei de Pascal. Veja texto 35- Pressão exercida pela água, nessa Sala.  
O volume de líquido deslocado pelo embolo 'd' (da direita, por exemplo) passa todo para o lado do êmbolo 'e' (da esquerda, no exemplo), ou seja:

h_e . A_e = h_d . A_d     ou    h_d / h_e = A_e / A_d

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