Física

DIFERENÇAS E RELAÇÕES ENTRE PRESSÃO, MASSA, FORÇA E PESO

No decorrer do curso de Engenharia, Arquitetura ou qualquer outro ensino voltado para área, nos deparamos com alguns conceitos físicos, também pudera, a física está presente em nosso cotidiano tal qual o ar que respiramos (que também sofre efeitos físicos).
Entretanto, é decorrente de alguns estudantes, sentirem alguma dificuldade em relação algumas grandezas, portanto, farei nesta postagem uma síntese do assunto.
Grandeza: é a denominação dada a quantidade física, ou seja, tudo que pode ser mensurável é uma grandeza, exemplificando; altura de uma pessoa, é uma grandeza, pois a mesma exige uma unidade de medida.
Partindo deste princípio, vamos falar de Massa, Força, Pressão e Peso. Normalmente há confusões sobre estas grandezas, talvez por desconhecimento, talvez por má formação ao longo de nossas vidas acadêmicas, enfim, são "n" variáveis para tal caso.
Primeiramente, vamos definir quem é quem, para melhor compreendermos estas grandezas.
Na Engenharia, normalmente usa-se o Sistema MKS técnico (MKS*) ou Sistema Gravitacional, que tem como adoção de unidades de medidas para as grandezas básicas força, comprimento e tempo em kgf, metro (m) e segundo (s) respectivamente.
Neste sistema (que segue a passos largos a sua extinção) massa é dada como u.t.m ou unidade técnica de massa, o que no SI (Sistema Internacional) é utilizado kg, que tem uma relação de 1:9,8, ou seja, 1 u.t.m equivale a 9,8 kg.
Mais afinal, o que é massa? Pressão? Força? e Peso?

Bem comecemos com a grandeza força, a mesma é sinônimo de esforço, ou seja, qual o esforço feito para arrastar uma Geladeira, o ato de empurrarmos a mesma, estamos aplicando uma força, que no MKS* é dada em kgf e no SI é dada em Newton (N).
Matematicamente falando, força é dada pela seguinte expressão:

F=M.a (massa x aceleração)

Tomando como base o sistema MKS*, a análise dimensional ficaria assim:

F (kgf)= M (kg) . a (m/s2).


Massa é uma propriedade da matéria, a inércia que um corpo oferece ao movimento, ou melhor dizendo, é a resistência de um corpo a aceleração. Ou seja, para um corpo de 100 kg de massa entrar em movimento ou sofrer uma aceleração, temos que aplicar uma força maior que o valor da massa.
Sendo assim, quando ouvimos (erroneamente mais é comum) alguém dizer que pesa 83,0 kg ela na verdade pesa 83,0 kgf ou 813,4 N.


Peso é a força que os corpos são atraídos para o centro da Terra ou qualquer outro corpo celeste, ou seja, é o produto da massa vezes a aceleração gravitacional, sendo assim Peso = Força. Pois trata-se de uma ação exercida por um corpo advinda da atração gravitacional.
A equação que retrata o peso é:

P=m.g(aceleração gravitacional)

Bem, considerando que peso é o produto da massa pela aceleração gravitacional, como pode no exemplo acima ter dois valores distintos para uma mesma força? (83,0 kgf e 813,4N)
A unidade de medida, claro, elementar, porém, façamos o cálculo;

P=83kg(massa) x 9,8m/s2 (aceleração) = 813,4 N

E onde surgiu os 83 kgf???
Simples, é que pouco se explica, mais o que ocorre é que massa no SI é dada em kg, e no MKS* a mesma é dada em u.t.m. (citado no início do texto).
Sendo assim, teríamos:

P=83kg x 1/9,8 u.t.m x 9,8m/s2 = 83,0 kgf.

obs.: quando utilizamos a balança da farmácia, algumas literaturas dizem que medimos a massa e não o peso, porém não creio que mensuramos nem um nem outro, defendo a tese que medimos a Normal. Para melhor elucidar meu raciocínio, imaginemos 3kg de carne sobre uma balança convencional, o marcador mostraria os 3kg, porém se colocarmos a nossa mão, haverá uma alteração do valor, aí alguém me diz; claro, aumentou a quantidade de massa! ok, não está errado, mais você consegue aumentar esta intensidade sem aumentar a massa, e aí, será que minha mão tem o poder de alterar a aceleração gravitacional da terra??? No caso, o que houve, é que, em uma mesma massa teve uma alteração na sua aceleração, portanto alterou-se a força, aí onde creio que medimos a Normal em uma balança e não a nossa massa. 


Pressão, também é uma espécie de força, porém é a força exercida sobre uma determinada área, tanto que matematicamente a grandeza força pode ser expressa desta maneira:

F=p.a (pressão x área)

Sendo assim, podemos definir pressão como:

p=F/a (No SI é indicada como Pa (pascal) = N/m2).

Exemplificando, se colocarmos um cubo com 1m3 de volume, cujo peso seja de 1 kgf, teremos uma pressão de 1 kgf/m2 (situação 1). Agora, consideremos dois cubos com as mesmas dimensões e características do primeiro, em seguida, sobrepõe-se os tubos(na vertical é claro), pois teremos 2 cubos de 1 kgf, portanto teremos 2 kgm de peso, considerando que o mesmo ocupa a mesma área de 1 m2, teremos 2kgf sobre a mesma área, portanto a pressão será de 2 kgf/m2 (situação 2). Bem, agora para diferenciarmos Pressão de Força, utilizaremos os mesmos cubos, porém coloque os lado a lado horizontalmente, teremos a mesma somatória de força, ambos terão 2 kgf, porém, distribuído sobre uma área de 2m2 (pois se consideramos que cada cubo contem dimensões de 1x1, a somatória daria um retângulo de 2 x 1), porém teríamos 2kgf para 2m2 de área, quando dividirmos isso, teríamos uma pressão de 1 kgf/m2 (situação 3). Mediante este fato, notamos que para uma mesma força, poderemos ter diversas pressões, pois a área é o fator determinante para diferenciá-las. Observem as figuras.

Bem pessoal, por hoje é isso, creio ter tirado a dúvida de alguns, em breve novos assuntos, abraços!!!