Pressão é definida como a força (F) aplicada em uma determinada superfície (área A), dada pela equação:
p=\frac{F}{A}
onde, no S.I., a força é dada em Newtons, a área em m² e a pressão em Pascal (Pa), ou seja,
[Pa]=\frac{[N]}{[m^2]}
A pressão também é definida como o valor médio da transferência de momento nas colisões das partículas com as paredes de um recipiente.
Blaise Pascal (1623-1662), a quem se deve a homenagem da unidade Pascal de pressão, foi físico, matemático e filósofo. Começou a interessar-se pela hidrostática em 1647, realizando diversas experiências e descobertas. Delas concluiu em 1648 a existência do peso do ar, do vácuo e que a pressão atmosférica diminuía com a altura, presumindo que há um vácuo acima da atmosfera terrestre.
Dentre suas descobertas está o relógio de pulso, a seringa e o barômetro, além de ser o primeiro a ter a ideia de um sistema de ônibus, organizando uma companhia de transportes públicos.
A unidade de pressão atm também é muitas vezes usada, por ser mais prática. Ela é a pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar, dada por
1 atm = 1,01 . 105 Pa
É preciso lembrar que a força é uma grandeza vetorial, contudo a pressão é uma grandeza escalar. Isso acontece pois não há direção associada à pressão, enquanto que a força possui direção perpendicular a superfície que sofre a pressão.
Esta característica da pressão de ser proporcional a força e inversamente proporcional a área, traz diversos exemplos de sua utilização no cotidiano.
Considerando que se a área diminui a pressão aumenta, temos exemplos como de uma faca afiada ou uma agulha, ambas com áreas pequenas para aumentar a pressão, a faca com o objetivo de cortar e a agulha para perfurar.
Já quando se aumenta a área, a pressão tende a diminuir. É o artifício que os esquiadores adotaram para não fazer muita força, a ponto de quebrar o gelo sob seus pés, utilizando sapatos com áreas muito grandes, fazendo com que a força peso de seus corpos se espalhe pelos diversos pontos do sapato.
A figura 1 mostra que quando temos o mesmo bloco, com a mesma força peso, mas posicionado de maneiras diferentes sobre a mesa, podemos ter diferentes pressões (P1, P2 e P3), pois a área do bloco em contato com a mesa é diferente em cada situação.
Figura 1. Blocos de pesos iguais sobre a mesa, mas com áreas de contato diferentes. P1, P2 e P3 são as respectivas pressões exercidas sobre a mesa.
Desta forma, a pressão, do valor maior para o menor, na figura 1 será:
P3 > P2 > P1
A área em contato do bloco inclinado é a menor de todas, enquanto que a do bloco deitado é a maior.
Nos líquidos, a pressão se caracteriza por não depender da forma do recipiente, mas sim da profundidade, conforme vemos na figura 2, onde a pressão é a mesma nos três casos.
Figura 2. A pressão depende apenas da profundidade H e não da forma do recipiente.
Quanto maior a profundidade, maior a pressão! No experimento a seguir (figura 3) foram feitos três furos em uma garrafa a fim de verificar este fato. Percebe-se que quanto mais próximo do fundo da garrafa está o furo, maior a velocidade de saída da água (vetores na figura 3).
Figura 3. Variação da pressão conforme a profundidade.
Neste experimento também notamos que a força, devido a pressão, atua na direção perpendicular às paredes do recipiente, basta observar os vetores velocidade na figura 3, que fazem um ângulo de 90º com as paredes do recipiente.
Nos gases, quanto menor o volume maior a pressão. As moléculas, no caso II, ficam confinadas com menor espaço, fazendo mais força sobre as paredes do recipiente. Veja os pistões I e II na figura 4, em que no caso II a pressão é maior pelo menor volume.
Figura 4. Pistões com gás em seu interior. Em II a pressão é maior pois o volume diminuiu.
Referências bibliográficas:
http://ecalculo.if.usp.br/historia/blaise_pascal.htm
HEWITT, Paul G., Física Conceitual – 9ª ed. – Bookman, 2008.