Questão 2
Encontre o valor da força total de cima para baixo que é exercida pelo ar atmosférico associada à pressão atmosférica do ar sobre um piso de uma sala com dimensões
por
.
Passo 1
O enunciado pede: “Encontre o valor da força total de cima para baixo que é exercida pelo ar atmosférico associada à pressão atmosférica do ar sobre um piso de uma sala com dimensões
por
.”
Informações dadas:
- Comprimento do piso:
. - Largura do piso:
. - O que se quer: a força total (direção de cima para baixo) exercida pelo ar sobre esse piso, devido à pressão atmosférica.
- Nota: o enunciado não fornece numericamente a pressão atmosférica; vou usar o valor padrão aproximado ao nível do mar
(pascal), que é o valor normalmente adotado em exercícios quando não é dado outro valor.
Passo 2
Conceitos e fórmula que vamos usar (explicadinho passo a passo):
- O que é pressão? Pressão é a força por unidade de área que um fluido (como o ar) exerce sobre uma superfície. Matematicamente, a definição é
onde:
-
é a pressão (em pascal, ), -
é a força normal (em newton, ), -
é a área sobre a qual a pressão age (em metros quadrados, ). -
Unidade:
. Isso significa que se uma pressão de estiver aplicada sobre , a força total sobre essa área é . -
O que precisamos? Queremos
. Reorganizando a fórmula,
Ou seja: multiplica-se a pressão pela área para obter a força total.
- Observação física: a pressão atmosférica age em todas as superfícies expostas do piso (cima, bordas, etc.). Aqui estamos calculando apenas a força vertical total de cima para baixo sobre a face superior do piso devido à pressão do ar. Mesmo sendo grande, essa força geralmente não nos “esmagaria” porque estruturas internas (pressão do ar dentro da sala, tensão do piso e suportes) equilibram essa ação — só é importante para o cálculo.
Passo 3
Calcular a área do piso (parte prática):
Efetuando:
Passo 4
Agora aplicamos a fórmula
. Usando
e
:
Apresentando a conta em potências de 10 (jeito fácil de fazer sem calculadora):
Multiplicando:
Explicando o passo mental: multiplica-se os números (1,0 vezes 2,0 = 2,0) e soma-se os expoentes de 10 (
).
Passo 5
Interpretação e valores auxiliares (só para intuir o tamanho da força):
- A força resultante é dirigida de cima para baixo, pois a pressão do ar empurra o piso para baixo.
- Em quilonewtons:
. - Em “massa equivalente” (apenas para noção): dividindo por
, obtemos uma massa aproximada de
mas atenção: isso é só uma comparação numérica — o piso não é esmagado por essa “massa aparente” porque pressões internas e reações estruturais anulam o efeito líquido.