Questão 3. Coloque verdadeiro ou falso nas afirmações a seguir. LEMBRE-SE DE JUSTIFICAR AS RESPOSTAS JULGADAS COMO FALSAS. (Valor: 2.5 pontos)
( ) A poropressão é sempre igual a zero acima do nível freático.

Passo 1

O enunciado pede que eu diga se a afirmação abaixo é verdadeira ou falsa e, caso seja falsa, justificar:
A afirmação: “A poropressão é sempre igual a zero acima do nível freático.”
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
  • Há uma única proposição a avaliar (colocar verdadeiro ou falso).
  • Se eu julgar falsa, devo justificar a razão.

Passo 2

Definição clara do que é poropressão e referência usada:
  • Poropressão é a pressão do fluido presente nos poros do solo. Vou chamar essa poropressão de u.
  • Normalmente trabalha-se com poropressão em forma “gauge”, isto é relativa à pressão atmosférica. Nesse referencial, a poropressão vale u=0 exatamente na superfície livre da água (nível freático), porque ali a água está à pressão atmosférica.
  • É importante distinguir duas zonas do solo:
    • Zona saturada (abaixo do nível freático): todos os poros estão cheios d’água.
    • Zona não saturada / zona vadosa (acima do nível freático): poros contêm ar + água em filme; a água está sujeita a tensões capilares (sucção).

Passo 3

Lei hidrostática na zona saturada — fórmula e significado:
  • Na zona saturada, a variação da poropressão com a cota obedece à lei hidrostática. Se z é a cota vertical (para cima positiva) e z_w é a cota do nível freático, então a poropressão gauge é dada por
u = \rho g (z_w - z).
  • Explicando cada símbolo:
    • \rho é a densidade da água (ex.: \rho=1000\\ \text{kg/m}^3).
    • g é a aceleração da gravidade (ex.: g=9,81\\ \text{m/s}^2).
    • z_w é a cota do nível freático (onde u=0).
    • z é a cota do ponto considerado.
  • Observação: para pontos abaixo do nível freático (isto é, z<z_w) temos u>0 (poropressão positiva). Para z=z_w tem-se u=0.

Passo 4

O que ocorre acima do nível freático (zona não saturada): por que a afirmação é geralmente falsa
  • Acima do nível freático ( z>z_w) a água nos poros não forma uma coluna contínua como na zona saturada; ela fica em filmes e meniscos, sujeitos a sucção capilar. A poropressão nessa zona costuma ser negativa (ou seja, menor que a pressão atmosférica). Em termos simples:
    • Em muitos solos úmidos acima do nível freático, u<0 (poropressão negativa = sucção).
    • Em solos muito secos pode não haver água nos poros (a poropressão efetivamente não existe ou é desprezível), mas isso não é equivalente a uma regra “u = 0”.
  • Portanto, não é correto afirmar que “a poropressão é sempre igual a zero acima do nível freático”: na maioria das situações de solo não saturado a poropressão é negativa, não zero.

Passo 5

Exemplo numérico simples (coluna capilar) para mostrar poropressão negativa:
  • Imagine água subindo em um tubo capilar até uma altura h acima da superfície do reservatório. Se a coluna d’água é contínua, a pressão no topo da coluna, medida em relação à pressão atmosférica, é aproximadamente
u = -\rho g h.
  • Pegando números: \rho = 1000\\ \text{kg/m}^3, g = 9,81\\ \text{m/s}^2, e h = 0{,}10\\ \text{m} (10 cm), obtemos
u = -1000\cdot 9{,}81 \cdot 0{,}10 = -981\\ \text{Pa}.
  • Esse exemplo mostra claramente que acima do nível freático a poropressão pode ser diferente de zero e tipicamente negativa (sucção). Em solos finos a capilaridade pode sustentar colunas de água de várias dezenas de centímetros ou mais, produzindo sucções significativas.

Passo 6

Outras situações que reforçam a falsidade da afirmação
  • Pode haver zonas de água “perched” (freáticos locais) acima do freático regional: nesses pontos a poropressão pode ser positiva mesmo acima do nível freático regional — portanto não é sempre zero.
  • Instrumentalmente: tensiômetros medem poropressões negativas até certa faixa (tipicamente até cerca de -80\\ \text{kPa}), o que confirma que valores negativos são comuns e mensuráveis na prática.
  • Conclusão lógica: como existem situações acima do nível freático com u<0 e situações com u>0 (em lençóis d’água localizados), a afirmação “sempre igual a zero” é incorreta.

Resposta

Falso

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