Vasos comunicantes

Os vasos comunicantes são regidos pelo princípio dos vasos comunicantes: quando se adiciona fluidos incompressíveis de mesma massa específica, a pressão em pontos de mesma altura será a mesma; já se se adiciona fluidos de diferentes massas específicas, a pressão nos pontos, independentemente da altura, não será a mesma.

Leia também: O que são os fluidos?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre os vasos comunicantes
• 2 - O que são vasos comunicantes?
• 3 - Princípio dos vasos comunicantes
• 4 - Fórmula dos vasos comunicantes
• 5 - Experimento dos vasos comunicantes
• 6 - Exercícios resolvidos sobre vasos comunicantes

Hidrostática

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Simon Stevin

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Resumo sobre os vasos comunicantes

• Os vasos comunicantes são recipientes com uma ou mais ramificações interligadas.
• No princípio dos vasos comunicantes, em fluidos de mesma massa específica, pontos de mesma altura têm mesma pressão.
• O produto da altura de coluna de um fluido e sua massa específica é igual ao produto da altura de coluna de um outro fluido e sua massa específica.

O que são vasos comunicantes?

Os vasos comunicantes são recipientes interligados com uma ou mais ramificações, que podem ter diferentes formatos e tamanhos. Neles geralmente inserimos fluidos incompressíveis (massa específica constante), como água, óleo, álcool, mercúrio e outros.

Princípio dos vasos comunicantes

O princípio dos vasos comunicantes é aquele que descreve que se colocarmos um fluido com mesma massa específica em vasos comunicantes, os pontos que tiverem a mesma altura também terão a mesma pressão, mas pontos em alturas diferentes não terão a mesma pressão, como descrito na imagem abaixo.

Contudo, se colocarmos fluidos com diferentes massas específicas em vasos comunicantes, os pontos que tiverem a mesma altura, ou não, não terão a mesma pressão.

Fórmula dos vasos comunicantes

$H_1\cdot ρ_1=H_2\cdot ρ_2$

• H₁ e H₂ → alturas das colunas do fluido, medidas em metros [m].
• ρ₁ e ρ₂ → massas específicas dos fluidos, medidas em [kg/m³].

Experimento dos vasos comunicantes

Para fazer um experimento de vasos comunicantes em casa, basta seguir as orientações abaixo.

• Materiais necessários:

• Um recipiente em formato U, como um decanter.
• 200 ml de água.
• 100 ml de óleo.
• Uma caneta para marcação.

• Modo de fazer
  • Coloque no recipiente toda a quantidade de água.
  • Marque um ponto em cada ramo do recipiente, ambos precisam estar na mesma altura e terão a mesma pressão.
  • Coloque o óleo em um dos ramos do recipiente.
  • Marque um novo ponto em cada ramo do recipiente, marcando a altura da água e a altura do óleo. Eles não terão a mesma pressão mesmo se estiverem na mesma altura.

Acesse também: Empuxo — a força que atua sobre objetos que são parcial ou completamente imersos em fluidos

Exercícios resolvidos sobre vasos comunicantes

Questão 1

(Udesc)  Certa quantidade de água é colocada em um tubo em forma de U, aberto nas extremidades. Em um dos ramos do tubo, adiciona-se um líquido de densidade maior que a da água e ambos não se misturam.

Assinale a alternativa que representa corretamente a posição dos dois líquidos no tubo após o equilíbrio.

A)

B)

C)

D)

E)

Resolução:

Alternativa D.

Conforme o princípio dos vasos comunicantes, em um tubo em U com líquidos de massas específicas diferentes, as alturas das colunas líquidas são inversamente proporcionais às suas massas específicas, em razão disso, como a massa específica da água é menor que a massa específica do líquido, a altura da água deve ser maior que a altura do líquido.

Questão 2

(Unifesp) O sistema de vasos comunicantes da figura contém água em repouso e simula uma situação que costuma ocorrer em cavernas: o tubo A representa a abertura para o meio ambiente exterior e os tubos B e C representam ambientes fechados, onde o ar está aprisionado.  

Sendo p_A  a pressão atmosférica ambiente e p_B  e p_C as pressões do ar confinado nos ambientes B e C, pode-se afirmar que é válida a relação:

A) p_A = p_B > p_C

B) p_A > p_B = p_C

C) p_A >p_B > p_C

D) p_B > p_A > p_C

E) p_B > p_C > p_A

Resolução:

Alternativa D.

O nível mais baixo tem a maior pressão, já que quanto maior for à pressão sobre os líquidos, maior será o desnível entre os vasos comunicantes.

p_B > p_A > p_C

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.