com relação ao conceito de pressão, assinale a alternativa correta:
a) A pressão em um ponto qualquer no interior de um fluido é definida como o limite da relação entre a força tangencial e a área, quando fazemos a área tender a zero no entorno do ponto.
b) Em termos práticos, para efeito de cálculo, a engenharia trabalha com o valor médio de pressão, calculado dividindo-se a intensidade da força normal que age contra uma superfície plana, pela área desta.
c) A pressão em um ponto no interior de um fluido pode ser diferente a depender da direção analisada.
d) Pressão e tensão no interior de um fluido tem o mesmo significado físico.
e) Nenhuma das respostas anteriores.
a) A pressão em um ponto qualquer no interior de um fluido é definida como o limite da relação entre a força tangencial e a área, quando fazemos a área tender a zero no entorno do ponto.
b) Em termos práticos, para efeito de cálculo, a engenharia trabalha com o valor médio de pressão, calculado dividindo-se a intensidade da força normal que age contra uma superfície plana, pela área desta.
c) A pressão em um ponto no interior de um fluido pode ser diferente a depender da direção analisada.
d) Pressão e tensão no interior de um fluido tem o mesmo significado físico.
e) Nenhuma das respostas anteriores.
Passo 1
O enunciado pede para assinalar a alternativa correta entre
,
,
,
e
. As alternativas dadas são:
a) A pressão em um ponto qualquer no interior de um fluido é definida como o limite da relação entre a força tangencial e a área, quando fazemos a área tender a zero no entorno do ponto.
b) Em termos práticos, para efeito de cálculo, a engenharia trabalha com o valor médio de pressão, calculado dividindo-se a intensidade da força normal que age contra uma superfície plana, pela área desta.
c) A pressão em um ponto no interior de um fluido pode ser diferente a depender da direção analisada.
d) Pressão e tensão no interior de um fluido tem o mesmo significado físico.
e) Nenhuma das respostas anteriores.
Informações relevantes do enunciado: é uma questão conceitual sobre o significado físico de pressão (no interior de um fluido) e sobre como a engenharia costuma tratar pressões em superfícies planas.
Passo 2
Definição precisa de pressão em um ponto do fluido: a pressão é a força por unidade de área que age em uma superfície elementar, mas com a observação crucial de que essa força é a componente normal (perpendicular) à superfície. Em linguagem matemática, a pressão em um ponto pode ser escrita como
onde
é a força normal sobre a pequena área
. Explico cada símbolo:
é uma área pequena ao redor do ponto;
é a componente da força que é perpendicular a essa área; e o limite indica que fazemos a área tender a zero para obter o valor pontual. Observação prática: a pressão é associada à força normal, não à força tangencial (que é chamada força de cisalhamento ou força de atrito).
Passo 3
Por que a alternativa
está errada. A alternativa
fala em “força tangencial” — isto descreve a força de cisalhamento, não a pressão. Pressão refere-se à componente normal da força por unidade de área. Logo a formulação de
está incorreta porque troca normal por tangencial.
Passo 4
Explicação da alternativa
e por que ela está correta. Na prática de engenharia, quando uma força normal
age sobre uma superfície plana de área
, definimos a pressão média sobre essa superfície por
Isto é útil sempre que a distribuição de pressão sobre a área for uniforme ou quando queremos um valor representativo médio para toda a superfície. Se a pressão varia sobre a área, o valor real do total da força é
e daí o
é simplesmente
. Em resumo: afirmar que a engenharia usa o valor médio da pressão e que ele é obtido dividindo a intensidade da força normal pela área é exatamente correto — é uma declaração prática verdadeira.
Passo 5
Por que a alternativa
está errada. Em um fluido em repouso a pressão em um ponto é isotrópica: tem o mesmo valor independentemente da direção. Um argumento simples: imagine um elemento cúbico infinitesimal do fluido; pela condição de equilíbrio das forças nas três direções, as pressões sobre faces perpendiculares a cada eixo devem ser iguais, caso contrário haveria aceleração. Assim, no fluido em repouso a pressão não depende da direção. Observação adicional (útil para prova): em fluidos em movimento com viscosidade aparecem tensões tangenciais (cisalhantes), mas isso não faz a pressão deixar de ser um escalar — a pressão continua sendo a parte isotrópica das tensões; apenas surgem termos adicionais (tensões viscosas) que dependem da taxa de deformação.
Passo 6
Por que a alternativa
está errada. “Tensão” (ou estresse) é um conceito mais geral: é um tensor que descreve as componentes normais e tangenciais das forças por unidade de área numa superfície orientada qualquer. A pressão é a parte isotrópica (o componente normal médio) desse tensor em um fluido e, no caso de um fluido ideal em repouso, o tensor de tensões é simplesmente
vezes a identidade. Mas afirmar que pressão e tensão têm “o mesmo significado físico” é incorreto: tensão inclui direções e cisalhamentos; pressão é um único número (um escalar) que representa a força normal por unidade de área em todas as direções em um fluido em repouso. Portanto
é falso.
Passo 7
Resumo final e resposta: das alternativas, a que está correta é a alternativa
, porque define corretamente o procedimento prático usado pela engenharia (pressão média = força normal dividida pela área), enquanto as outras opções contêm erros conceituais (a usa tangencial em vez de normal; c contradiz a isotropia da pressão em repouso; d confunde pressão com o conceito mais geral de tensão).
Resposta
b)