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    Módulo 6 de 10 · ~35 min

    Hidrostática

    Por que navios de aço flutuam? Como um macaco hidráulico ergue um carro? Neste módulo você entende a pressão em fluidos e os princípios de Stevin, Arquimedes e Pascal.

    Densidade

    A densidade relaciona a massa de um corpo ao volume que ele ocupa:

    d = m / V

    • d: densidade (kg/m³ no SI; g/cm³ é comum).
    • m: massa (kg).
    • V: volume (m³).

    A água tem densidade de 1.000 kg/m³ (ou 1 g/cm³). Corpos menos densos que a água tendem a flutuar; mais densos, a afundar. Conversão útil: 1 g/cm³ = 1.000 kg/m³.

    Pressão e Teorema de Stevin

    Pressão é força por unidade de área: p = F / A, medida em pascal (Pa = N/m²). Em um líquido em repouso, a pressão cresce com a profundidade — é o Teorema de Stevin:

    p = p₀ + d · g · h

    • p₀: pressão na superfície (normalmente a atmosférica, 1 atm ≈ 1,01 × 10⁵ Pa).
    • d: densidade do líquido (kg/m³).
    • h: profundidade do ponto (m).

    Note que a pressão não depende da forma do recipiente: dois pontos na mesma profundidade têm a mesma pressão, mesmo em vasos diferentes. É por isso que a superfície livre de um líquido em vasos comunicantes fica na mesma altura.

    Empuxo — Princípio de Arquimedes

    Todo corpo imerso em um fluido recebe uma força vertical para cima, o empuxo, igual ao peso do fluido deslocado:

    E = d_fluido · V_submerso · g

    Três situações possíveis:

    Corpo afunda

    Peso maior que o empuxo máximo (d_corpo > d_líquido).

    Corpo em equilíbrio submerso

    Peso igual ao empuxo (d_corpo = d_líquido) — fica suspenso dentro do líquido.

    Corpo flutua

    Peso igual ao empuxo com apenas parte submersa (d_corpo < d_líquido). Fração submersa = d_corpo / d_líquido.

    Princípio de Pascal e prensa hidráulica

    O Princípio de Pascal diz que um acréscimo de pressão aplicado a um fluido confinado é transmitido integralmente a todos os seus pontos. Na prensa hidráulica, isso permite multiplicar forças:

    F₁ / A₁ = F₂ / A₂

    Se o pistão maior tem área 20 vezes a do menor, a força é multiplicada por 20. O trabalho, porém, se conserva: o pistão menor desce uma distância muito maior do que o maior sobe. É o princípio dos freios hidráulicos, macacos e cadeiras de dentista.

    Pressão atmosférica

    A atmosfera também exerce pressão: ao nível do mar, 1 atm ≈ 1,01 × 10⁵ Pa, equivalente a uma coluna de 76 cm de mercúrio (experiência de Torricelli). Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica — é por isso que a água ferve a menos de 100 °C em cidades altas.

    Dica ENEM: em questões de empuxo, compare sempre as densidades. Se o problema fala em flutuação, use E = P e lembre de que a fração submersa é d_corpo / d_líquido. Em prensa hidráulica, a razão das forças é a razão das áreas.

    Exercícios resolvidos

    Cinco exercícios comentados passo a passo.

    Exercício 1. Um objeto tem massa de 2 kg e volume de 0,0005 m³. Qual sua densidade?

    1. Densidade: d = m / V.
    2. d = 2 kg / 0,0005 m³.
    3. d = 4.000 kg/m³.

    Resposta: d = 4.000 kg/m³ — mais denso que a água (1.000 kg/m³), portanto afunda

    Exercício 2. Um mergulhador está a 10 m de profundidade em um lago. Qual a pressão total sobre ele? (d_água = 1.000 kg/m³, g = 10 m/s², p_atm = 1,0 × 10⁵ Pa)

    1. Teorema de Stevin: p = p_atm + d · g · h.
    2. p = 1,0 × 10⁵ + 1.000 × 10 × 10.
    3. p = 1,0 × 10⁵ + 1,0 × 10⁵.

    Resposta: p = 2,0 × 10⁵ Pa (duas vezes a pressão atmosférica)

    Exercício 3. Um bloco de 5 kg tem volume de 0,002 m³ e está totalmente submerso na água. Qual o empuxo sobre ele? (d_água = 1.000 kg/m³, g = 10 m/s²)

    1. Princípio de Arquimedes: E = d_líquido · V_submerso · g.
    2. E = 1.000 × 0,002 × 10.
    3. E = 20 N.

    Resposta: E = 20 N. Como o peso é 50 N (5 × 10), o bloco afunda — peso maior que o empuxo

    Exercício 4. Uma prensa hidráulica tem pistões de 10 cm² e 200 cm². Que força deve ser aplicada no pistão menor para erguer um carro de 1.000 kg? (g = 10 m/s²)

    1. Princípio de Pascal: F₁ / A₁ = F₂ / A₂.
    2. Peso do carro: F₂ = 1.000 × 10 = 10.000 N.
    3. F₁ = F₂ × A₁ / A₂ = 10.000 × 10 / 200.
    4. F₁ = 500 N.

    Resposta: F₁ = 500 N — a prensa multiplica a força por 20 (razão das áreas)

    Exercício 5. Um cubo de gelo (d = 900 kg/m³) flutua na água (d = 1.000 kg/m³). Qual fração do volume fica submersa?

    1. Na flutuação: E = P → d_líquido · V_sub · g = d_corpo · V_total · g.
    2. V_sub / V_total = d_corpo / d_líquido = 900 / 1.000.

    Resposta: 90% do gelo fica submerso — por isso só vemos a 'ponta do iceberg'

    Exercícios para praticar

    Tente resolver antes de revelar a resposta.

    1. Por que objetos densos afundam e objetos menos densos flutuam?

    2. A pressão em um ponto de um líquido depende da forma do recipiente?

    3. Qual a unidade de pressão no Sistema Internacional?

    4. O empuxo depende da profundidade em que o corpo está submerso?

    5. Um navio de aço é muito mais denso que a água. Como ele flutua?

    6. Por que os ouvidos doem ao mergulhar fundo?

    7. Em uma prensa hidráulica, o que é conservado: força, pressão ou trabalho?

    8. Um barômetro de mercúrio marca 76 cm ao nível do mar. O que acontece no alto de uma montanha?

    Perguntas frequentes

    O que é pressão hidrostática?

    É a pressão exercida por um fluido em repouso devido ao seu próprio peso. Pelo Teorema de Stevin, ela aumenta linearmente com a profundidade: p = p₀ + d·g·h.

    O que diz o Princípio de Arquimedes?

    Todo corpo imerso em um fluido recebe uma força vertical para cima (empuxo) igual ao peso do volume de fluido deslocado: E = d·V·g.

    O que diz o Princípio de Pascal?

    Um acréscimo de pressão aplicado a um fluido em equilíbrio é transmitido integralmente a todos os pontos do fluido. É o princípio de funcionamento de prensas hidráulicas, freios e elevadores de automóveis.

    Qual a diferença entre densidade e peso específico?

    Densidade é massa por volume (d = m/V, em kg/m³). Peso específico é peso por volume (ρ = P/V = d·g, em N/m³). No dia a dia, usamos muito mais a densidade.

    Por que a pressão atmosférica não nos esmaga?

    Porque nosso corpo tem fluidos e ar interno que exercem pressão igual para fora, equilibrando a pressão externa. Só percebemos variações rápidas, como ao subir em um avião ou mergulhar.

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    Sobre este conteúdo

    Última atualização: Setembro de 2026 · Responsável editorial: Felipe da Silva Lopes · Papel editorial no cluster: módulo da Trilha de Física Intermediária — densidade, pressão, Teorema de Stevin, empuxo e Princípio de Pascal.

    Metodologia: Conteúdo estruturado a partir da BNCC (área de Ciências da Natureza), da matriz de referência do ENEM e da bibliografia clássica de Física do ensino médio. Conteúdo revisado conforme política editorial.

    Fontes técnicas: INEP (matriz do ENEM); Ramalho, Nicolau & Toledo — Os Fundamentos da Física; Halliday, Resnick & Walker — Fundamentos de Física.