CEFET-UNIDADE DE ENSINO DE SIMÕES FILHO Curso: Petróleo & Gás Turma: Disciplina: Física Carga Horária: 30 horas Professor: Melquisedec Lourenço Aluno:
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- Maria Álvares Ferrão
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1 CEFET-UNIDADE DE ENSINO DE SIMÕES FILHO Curso: Petróleo & Gás Turma: Disciplina: Física Carga Horária: 30 horas Professor: Melquisedec Lourenço Aluno: Lista de Exercícios Hidrostática II. Um corpo maciço pesa, no ar, 5 N e, imerso na água, 0 N. Dados a densidade da água d a,0 0 3 kg/m 3 e g 0 m/s, determine: a) o volume do corpo; b) a densidade do material de que é feito o corpo.. Um balão de ar quente de 300 m 3 de volume está flutuando em equilíbrio. Suponha a massa total do balão vazio, incluindo cesto, passageiros e lastro de 300 kg. Se a densidade do ar externo ao balão, no local, é de,3 kg/m 3, determine a densidade do ar quente no interior do balão. 3. Um bloco de madeira flutua na água mantendo 75% do seu volume submerso. Dados: densidade da água,0 g/cm 3, densidade do álcool 0,80 g/cm 3.Determine: a) a densidade da madeira; b) a porcentagem do seu volume que ficará submersa se o bloco for colocado em álcool. 4. Puxar uma âncora de navio é relativamente fácil enquanto ela está dentro da água, mas isso se torna mais difícil quando ela sai da água. Em relação a esse fato, a afirmativa correta é: a) A força necessária para içar a âncora dentro da água é igual à diferença entre seu peso e o empuxo que atua sobre ela. b) O empuxo da água sobre a âncora anula o seu peso. c) O empuxo da água sobre a âncora é maior do que seu peso. d) O material da âncora torna-se menos denso ao ser colocado dentro da água. e) O peso da âncora é menor quando ela se encontra dentro da água. 5. Três esferas maciças e de mesmo tamanho, de isopor (), alumínio () e chumbo (3), são depositadas num recipiente com água (fig. ). A esfera flutua porque a massa específica do isopor é menor que a da água, mas as outras duas vão ao fundo (veja a figura a seguir) porque, embora a massa específica do alumínio seja menor que a do chumbo, ambas são maiores que a massa específica da água. Se as intensidades dos empuxos exercidos pela água nas esferas forem, respectivamente, E, E e E 3, tem-se: a) E E E 3. c) E > E > E 3. e) E E < E 3. b) E <E < E 3. d) E < E E Um bloco de madeira, quando posto a flutuar livremente na água, cuja massa específica é,00 g/cm 3, fica com 44% de seu volume fora da água. A massa específica média dessa madeira, em g/cm 3, é: a) 0,44. b) 0,56. c),00. d),44. e), Um garoto segura uma bexiga de 0g, cheia de gás, exercendo sobre o barbante uma força para baixo de intensidade 0, N. Nestas condições: a) a pressão rio interior da bexiga é menor que a pressão atmosférica local. b) a pressão no interior da bexiga é igual à pressão atmosférica local. c) o empuxo que a bexiga sofre vale 0, N. Lista de Exercícios Hidrostática II
2 d) a densidade média da bexiga é menor que a do ar que a envolve. e) a densidade média da bexiga é maior que a do ar que a envolve. Fig. Fig. 8. Uma esfera de massa 80 g é colocada num recipiente contendo um líquido de densidade, g/cm 3. 0 volume da esfera é de 00 cm 3. A densidade da esfera, em g/cm 3, e o volume de líquido deslocado pela esfera, em cm 3, valem, respectivamente: a) 0,90 e 50. c) 0,90 e 00. e) 0,3 e 00. b) 0,90 e 80. d) 0,3 e Quatro blocos idênticos de madeira são colados dois a dois, formando os objetos mostrados na figura 3: Quando o abjeto é posto a flutuar na água, sua face inferior ABCD fica na horizontal. A pressão que o líquido exerce nessa face é p e o volume da parte desse objeto que fica abaixo nível do líquido é. Quando o objeta é posto a flutuar, também na água, sua face inferior EFGH fica na horizontal. A pressão nessa face é p e o volume da parte desse objeto que fica abaixo do nível do líquido é. Pode-se dizer que: a). e p p. c) e p < p. e) < e p < p. b) e p > p. d) > e p > p. Fig Uma lata com tampa apresenta volume de 0 dm 3 e massa de 6,0 kg. Adote g 0 m/s e a densidade da água d a,0 g/cm 3. A força mínima que se deve exercer verticalmete para baixo para que a lata permaneça afundada em água é de: a) 4 N. b) 60 N. c) 60 N. d) 00 N. e) 40 N.. Uma esfera de volume 0,6 cm tem massa m,0 g. Ela está completamente mergulhada em água e presa, por um fio fino, a um dos braços de uma balança de braços iguais, como mostra a figura 4: Fig. 4 Fig. 5 É sabido que o volume de,0 g de água é de,0 cm 3. Então a massa m que deve ser suspensa no outro braço da balança para mantê-la em equilíbrio, é: a) 0, g. b) 0,3 g. c) 0,4 g. d) 0,5 g. e) 0,6 g. Lista de Exercícios Hidrostática II
3 . Através de um fio que passa por uma roldana, um bloco metálico é erguido do interior de um recipiente contendo água, conforme ilustra a figura 5. O bloco é erguido e retirado completamente da água com velocidade constante. O gráfico que melhor representa a tração T no fio em função do tempo é: 3. Um bloco de madeira de volume 00 cm 3 flutua em água, de densidade,0 g/cm 3, com 60% de seu volume imerso. O mesmo bloco é colocado em um líquido de densidade 0,75 g/cm 3. O volume submerso do bloco vale, em cm 3 : a) 50. b) 60, c) 70. d) 80. e) Icebergs são blocos de gelo flutuantes que se desprendem das geleiras polares. Se apenas 0% do volume de um iceberg fica acima da superfície do mar e se a massa específica da água do mar vale,03 g/cm 3, podemos afirmar que a massa específica do gelo do iceberg, em g/cm 3, vale, aproximadamente: a) 0,0. b) 0,90. c) 0,93. d) 0,97. e), Num recipiente temos dois líquidos não miscíveis com massas específicas d < d. Um objeto de volume e massa específica d, sendo d < d < d, fica em equilíbrio com uma parte em contato com o líquido e outra com o líquido, como mostra a figura 6. Os volumes e das partes do objeto que ficam imersas em e são respectivamente: d d Fig. 6 Fig. 7 a) d, ( d d) c) d ( d ( d d) + d) ( d d) ( d + d ), e) ( d d) ( d d ) ( d d) ( d d ) b) ( d ( d d) d) ( d d) ( d d ) d) ( d ( d d) + d) ( d + d) ( d + d ) 6. Considere a figura 7 onde um recipiente A, contendo água até a altura de uma abertura lateral, encontra-se sobre o prato de uma balança que indica 00 g. Um corpo, de massa igual a 60 g e 80 cm 3 de volume, é abandonado cuidadosamente na Lista de Exercícios Hidrostática II 3
4 superfície da água. Considere a densidade da água igual a,0 g/cm 3. Após o sistema entrar novamente em equilíbrio, o volume de água que passa para o recipiente B e a leitura da balança serão respectivamente: a) 80 cm 3 ; 80 g. b) 80 cm 3 ; 60 g. c) 80 cm 3 ; 00 g. d) 60 cm 3 ; 60 g. e) 60 cm 3 ; 00 g. 7. Um cilindro maciço é mantido totalmente imerso em um liquido mediante a aplicação de uma força vertical de intensidade 0 N, conforme mostra a figura 8. Quando abandonado, o cilindro flutua, ficando em equilíbrio com /3 do seu volume imerso. Nestas condições, o peso do cilindro, em newtons, vale: a) 5,0. b) 0. c) 5. d) 0. e) Colocou-se um recipiente com água sobre um dos pratos de uma balança. A seguir, mergulhou-se, na água do recipiente, uma pedra suspensa por um fio preso a um suporte fixo. A balança desequilibrou-se do lado do recipiente ao mesmo tempo que o nível da água subiu. Retirou-se água até a balança ficar equilibrada. Dados: densidade da água,0 g/cm 3, densidade da pedra 3,0 g/cm 3. Pode-se afirmar que o volume de água retirada é igual ao (à): a) volume da pedra. b) dobro do volume da pedra. c) triplo do volume da pedra. d) metade do volume da pedra. e) terça parte do volume da pedra. 9. Sabe-se que a densidade do gelo é 0,9 g/cm 3, a do óleo 0,8 g/cm 3 e a da água,0 g/cm 3. A partir desses dados podemos afirmar que: a) o gelo flutua no óleo e na água. b) o gelo afunda no óleo e flutua na água. c) o gelo flutua no óleo e afunda na água. d) o óleo flutua sobre a água e o gelo flutua sobre o óleo. e) a água flutua sobre o gelo e afunda sobre o óleo. 0. O comandante de um jumbo decide elevar a altitude de vôo do avião de 9000 m para 000 m. Com relação à anterior, nesta segunda altitude: a) a distância do vôo será menor. b) o empuxo que o ar exerce sobre o avião será maior. c) a densidade do ar será menor. d) a temperatura externa será maior. e) a pressão atmosférica será maior.. Duas esferas de volumes iguais e densidades d e d são colocadas num recipiente contendo um líquido de densidacie d. A esfera flutua e a esfera afunda, como mostra a figura 9. Qual das relações entre as densidades é verdadeira? Fig. 8 Lista de Exercícios Hidrostática II 4
5 a) d > d > d b) d > d > d c) d > d > d d) d > d > d e) d > d > d Fig. 9 Fig. 0. Observe a figura 0. O líquido contido no recipiente nessa figura tem um volume 4,0 L, e sua massa é m 6,0 kg. Uma esfera maciça, de massa m, volume e densidade d, é abandonada no interior do líquido, na posição indicada na Indique a alternativa que fornece valores para d, m ou, em que a esfera afundará, ao ser abandonada. a) d 0,50 g/cm 3 e m 400 g b) m 50 g e 00 cm 3 c) d,0 g/cm 3 e 000 cm 3 d) d,5 g/cm 3 e,5 cm 3 e) m 500 g e 000 cm 3 Líquido Líquido Fig Dois paralelepípedos de mesmo material cujas dimensões, respectivamente. são,0 cm x 3,0 cm x 5,0 cm e 3,0 cm x 4,0 cm x 0 cm, flutuam em líquidos () e (), permanecendo imersos até a metade da altura, conforme ilustram as figuras. Sobre a razão d /d, entre as densidades desses líquidos, é correto afirmar que ela vale: a) /4 b) / c) d) e) Um gás se escoa continuamente no interior de um sistema de tubos. Numa certa seção reta da tubulação, temos os seguintes dados: massa específica do gás, mg/cm 3, velocidade do gás 0,0 m/s, área da seção reta 5 cm. Calcule a massa Lista de Exercícios Hidrostática II 5
6 específica (densidade) do gás numa outra seção do sistema, tal que a velocidade do gás seja de 0,0 m/s e a área da seção reta seja de 0 cm. 5. Água escoa, à velocidade inicial,0 m/s, continuamente, através do cano de uma torneira que possui diâmetro interno,5 cm. Determinar o diâmetro do jato d'água, a uma distância 0,5 m, abaixo da torneira. (Despreze a resistência do ar e suponha que não se formem gotículas.) 6. A Figura mostra um líquido que se escoa através de um orifício de um grande tanque. Considere que a área do tanque é muito maior que a área do orifício de forma que temos (A t / A o 0). O orifício encontra-se a uma profundidade 3, m abaixo da superfície livre do líquido. Ache a velocidade do líquido que sai do orifício. Fig. Fig. 7. Uma pessoa sopra ar, com a velocidade de 5 m/s, através de um dos ramos de um tubo em U completamente preenchido com água. Qual será a altura que a água irá descer no ramo soprado? Considere g 9,8 m/s, a densidade do ar igual a, kg/m 3 e que no outro ramo ainda há água até o topo. 8. Através de uma tubulação com uma área transversal de 4,0 cm, corre água com velocidade de 5,0 m/s. A água gradualmente abaixa 0 m enquanto a área da tubulação passa para 8,0 cm. Considere g 9,8 m/s. a) Qual a velocidade do fluxo no nível mais baixo? b) Se a pressão no nível superior é de,50 x 0 5 Pa, qual é a pressão no nível mais baixo? 9. Suponha que dois tanques, e, cada qual com uma grande abertura em cima, contenham líquidos diferentes. Faz-se um pequeno orifício no lado de cada tanque, à mesma profundidade h, abaixo da superfície do líquido, mas o orifício do tanque é a metade da área transversal do orifício do tanque. a) Qual é a razão d / d das densidades dos fluidos se for verificado que o fluxo de massa é o mesmo para os dois orifícios? b) Qual é a razão entre as vazões dos dois tanques? c) A que altura acima do orifício do segundo tanque deve acrescentar ou retirar fluido a fim de igualar as vazões? 30. A água flui continuamente de um tanque aberto, como indicado na Figura. A altura do ponto é igual a 0,0 m e os pontos e 3 estão a uma altura igual a,00 m. A área da seção reta no ponto é igual a 0,0480 m ; no ponto 3 ela é igual a 0,060 m. A área do tanque é muito maior do que a área da seção reta do tubo (eja questão 6). Supondo que a equação de Bernoulli seja válida e g 9,8 m/s, calcule: a) a vazão volumétrica em metros cúbicos por segundo; b) a pressão no ponto. RESPOSTAS: a) 500 cm 3 b) 3 g/cm 3. ) 0,84 kg/m 3. 3a) 0,75 g/cm 3 3b) 94%. 4) a. 5) d. 6) b. 7) d. 8) a. 9) b. 0) e. ) c. ) b. 3) b. 4) c. 5) e. 6) e. 7) b. 8) a. 9) b. 0) c. ) c. ) d. 3) c. 4) 3 kg/m 3. 5) (,x0-7 ) ¼ m,83x0 - m. 6) 8 m/s. 7),4 cm. 8a),5 m/s, 8b),6x0 5 Pa. 9a), 9b) /, 9c) 3/4 h. 30a) 0,00 m 3 /s, 30b),7x0 5 Pa Lista de Exercícios Hidrostática II 6
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