Força de gradiente de pressão

A força de gradiente de pressão é a principal causa dos ventos. Surge como resultado da diferença de pressão atmosférica de uma região para outra: o ar em regiões onde a pressão é mais alta flue para regiões onde a pressão é mais baixa. A intensidade desta força será maior quanto maior for a diferença de pressão atmosférica e menor a distância entre duas regiões.^[1]

Uma parcela de ar situada em uma região de onde existe força de gradiente de pressão será acelerada e ganhará velocidade a medida em que se aproxima da região de baixa pressão atmosférica, resultando em vento. A intensidade do vento é proporcional à diferença de pressão atmosférica entre uma região e outra, e inversamente proporcional à distância que separa estas regiões. Se a parcela de ar encontra-se em uma região onde a força de gradiente de pressão é intensa, será fortemente acelerada e terá grandes velocidades ao se aproximar da região de baixa pressão atmosférica. Por outro lado, se a parcela de ar estiver situada onde a força de gradiente de pressão não for tão intensa, mas estiver atuando por longas distâncias, o vento também terá uma velocidade alta quando se aproximar da região de baixa pressão.

Em meteorologia, é uma das variáveis de maior importância, não sendo possível a elaboração de uma previsão do tempo desconhecendo a intensidade e o local de ação e o comportamento em um futuro imediato da força de gradiente de pressão. Várias entidades meteorológicas, como ciclones, sistemas frontais, entre outros, estão intimamente ligados à força de gradiente de pressão.

A intensidade da força de gradiente de pressão é dada por:

F_{gp}=-V\nabla p

^[2]

Onde $F_{gp}$ é a força de gradiente de pressão, $V$ é o volume da parcela de ar em estudo e $\nabla p$ é o vetor gradiente de pressão, que é igual a $\left({\frac {\partial p}{\partial x}}{\hat {i}},{\frac {\partial p}{\partial y}}{\hat {j}},{\frac {\partial p}{\partial z}}{\hat {k}}\right)$ , sendo que ${\frac {\partial p}{\partial x}},{\frac {\partial p}{\partial y}},{\frac {\partial p}{\partial z}}$ são as derivadas parciais ou as taxas de variação da pressão atmosférica ao longo dos eixos cartesianos x, y e z, e ${\hat {i}},{\hat {j}},{\hat {k}}$ os versores canônicos do sistema cartesiano de coordenadas.^[2]

Em meteorologia, a aceleração de gradiente de pressão tem mais significado do que a própria força de gradiente de pressão, pois utiliza a densidade do ar, bastante conhecida, em vez do volume da parcela de ar em questão, que pode ser arbitrário. A aceleração de gradiente de pressão pode ser obtida a partir da segunda lei de Newton ( ${\overrightarrow {F}}=m{\overrightarrow {a}}$ ), e é dada por:

a_{gp}=-{\frac {1}{\rho }}\nabla p

^[2]

onde $a_{gp}$ é a aceleração de gradiente de pressão e $\rho$ é a densidade do ar.

O vetor gradiente de pressão naturalmente aponta para onde a taxa de variação é a maior. Sendo assim, o vento flui na mesma direção do vetor, que é perpendicular às curvas de nível (isóbaras) da pressão atmosférica. Entretanto, outras forças desviam o fluxo de ar da direção do vetor de gradiente de pressão, como as forças inerciais de Coriolis e centrífuga. A força de Coriolis é o pelo movimento rotacional de ciclones e anticiclones, por exemplo.^[1]

Ver também

Referências

↑ ^a ^b «Dinâmica planetária de tempo e clima». Departamento de Astronomia, Universidade de São Paulo. Consultado em 14 de maio de 2011
↑ ^a ^b ^c Grimm, Alice Marlene. «Força de gradiente de pressão». Departamento de Física, Universidade Federal do Paraná. Consultado em 14 de maio de 2011

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