ATIVIDADES DE FLUIDOSTÁTICA/FLUIDODINÂMICA/VISCOSIDADE

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO. CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DISCIPLINA: FÍSICA GERAL II CURSOS: ENGENHARIA CIVIL E ENGENHARIA ELÉTRICA DOCENTE: KELLI MUNHOZ ATIVIDADES DE FLUIDOSTÁTICA/FLUIDODINÂMICA/VISCOSIDADE 01) Durante uma tempestade de 20 minutos, 10 mm de chuva caíram sobre uma região cuja área total é 100 km 2. Sendo que a densidade da água é de 1,0 g/cm 3, qual a massa de água que caiu? 02) Um adestrador quer saber o peso de um elefante. Utilizando uma prensa hidráulica, consegue equilibrar o elefante sobre um pistão de 2000cm 2 de área, exercendo uma força vertical F equivalente a 200N, de cima para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área é igual a 25cm 2. Calcule o peso do elefante. 03) Um cilindro de cobre tem 6 cm de comprimento e 2 cm de raio. Calcular a sua massa. ( = 8,93x10 3 kg/m 3 ) 04) Calcular a massa de ar num quarto de 4m x 5m x 4m. ( = 1,293 kg/m 3 ) 05) Calcular a massa de uma esfera de chumbo com raio de 2 cm. ( = 11,3 x10 3 kg/m 3.) 06) Uma barra de ouro tem 5 cm x 10 cm x 20 cm. Qual a sua massa? ( = 19,3 x10 3 kg/m 3.) 07) (Ufmg 2006) José aperta uma tachinha entre os dedos, como mostrado nesta figura: A cabeça da tachinha está apoiada no polegar e a ponta, no indicador. Sejam F(i) o módulo da força e p(i) a pressão que a tachinha faz sobre o dedo indicador de José. Sobre o polegar, essas grandezas são, respectivamente, F(p) e p(p). Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que: a) F(i) > F(p) e p(i) = p(p). b) F(i) = F(p) e p(i) = p(p).

2 c) F(i) > F(p) e p(i) > p(p). d) F(i) = F(p) e p(i) > p(p). 08) (FGV-SP) Quando o nível do reservatório de água já filtrada em um determinado filtro supera a altura de 10 cm, relativamente ao nível da torneirinha, a junta de vedação desta, feita de borracha de silicone, não funciona adequadamente e ocorre vazamento. Dados: ρágua = 10 3 kg/m 3 e g = 9,8 m/s 2, o valor da pressão que provoca o vazamento, em Pa, é: 09) Uma piscina possui 10 m de comprimento, 5,0 m de largura e 2,0 m de profundidade e está completamente cheia de água. A pressão no fundo da piscina, em N/m 2, vale: 10) Coletou-se uma amostra de solo à profundidade de 0,6 m, com anel volumétrico de diâmetro de 7,5x10-2 m e altura de 7,5x10-2 m. O valor da massa do solo foi de 0,56 kg. Qual o valor da densidade do solo? 11) O pilar de um portão, feito de tijolos, tem base 40 cm x 40 cm e altura 2,5 m. A densidade da alvenaria é 1,6x10 3 kg/m 3. Calcular a pressão do pilar no alicerce. 12) A camada gasosa que envolve a Terra exerce pressão sobre a superfície terrestre e sobre todos os corpos nela situados. Segundo Evangelista Torricelli, a pressão atmosférica, ao nível do mar, equivale a 760 mmhg. Com base nessas informações, se um barômetro indica, para a pressão atmosférica, o valor 70 cmhg, é possível que esse instrumento esteja situado: a) Em uma estação meteorológica qualquer. b) No alto de uma montanha. c) Em um posto salva-vidas à beira mar. d) Em um navio ancorado em um ponto qualquer. e) No terraço de um prédio de três andares, construído numa cidade litorânea. 13) Um balão de vidro, de 60 ml, está cheio de mercúrio a 0 o C. Quando a temperatura sobe para 80 o C, transbordam do balão 1,47 g de mercúrio. Admitindo que o volume do balão seja invariável, calcular a densidade do mercúrio a 80 o C, sendo a sua densidade a 0 o C igual a 13,645 g/cm 3.

3 14) Um elevador hidráulico é usado para elevar um automóvel de 1500 kg. O raio do eixo do elevador é de 8 cm e o do pistão 1 cm. Que força deve ser aplicada ao pistão para elevar o automóvel? 15) Um carro de 1500 kg está apoiado nos quatro pneumáticos, cada qual cheio até a pressão manométrica de 200 kpa. Qual a área de contato de cada pneumático na pista, na hipótese de o peso do carro estar igualmente distribuído entre os quatro? 16) Um corpo de 200 g de chumbo e outro de 200 g de cobre estão no fundo de um aquário cheio de água. Que afirmação, entre as seguintes, está correta? ( chumbo= 11,3x10 3 kg/m 3 e cobre= 8,93x10 3 kg/m 3 ). a) O empuxo sobre o chumbo é maior do que sobre o cobre. b) O empuxo sobre o cobre é maior do que sobre o chumbo. c) O empuxo não varia de um corpo para outro. d) Nada se pode dizer sem outras informações. 17) A caixa de água no alto de um edifício está a 62 m de altura. Qual é a pressão exercida pela água, em uma torneira fechada situada no 1 o andar, 2 m acima do solo? ( = 1000 kg/m 3 ). 18) Com volume de 550 cm 3, um bloco de madeira tem massa de 300 g. Qual é a densidade desta madeira? Uma tora desta madeira tem 2 m 3 de volume. Qual é a sua massa? 19) Em uma reunião de família, no momento de abri uma garrafa de vinho, o saca-rolhas não foi encontrado. Entretanto, João tomou a garrafa e, batendo com o fundo dela contra a parede, devidamente acolchoada, conseguiu retirar a rolha. Com relação a esse efeito, é correto afirmar que: a) está relacionado com o princípio de Pascal, da diferença de pressão. b) está relacionado com o princípio de Stevin, da transmissão de pressão. c) pode ser explicado pelo princípio de Arquimedes, do empuxo. d) a situação é inverídica: não se pode retirar a rolha da maneira descrita. e) João certamente quebrou a garrafa. 20) Um recipiente hermeticamente fechado e parcialmente evacuado tem uma tampa com uma área de 77 m 2 e massa desprezível. Se a força necessária para remover a tampa é de 480 N e a pressão atmosférica é 1,0x10 5 Pa, qual é a pressão do ar no interior do recipiente? 21) Determine o aumento de pressão do fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma força de 42 N ao êmbolo circular da seringa, que tem raio de 1,1 cm.

4 22) Uma janela de escritório tem 3,4 m de largura por 2,1 m de altura. Como resultado da passagem de uma tempestade, a pressão do lado de fora do edifício cai para 0,96 atm, mas no interior do edifício permanece 1 atm. Qual é o módulo da força que empurra a janela para fora por causa dessa diferença de pressão? 23) Observa-se com freqüência que um carro com pneus largos tem mais facilidade em transpor terrenos arenosos que um carro com pneus finos. Esse fato acontece porque: a) os pneus largos exercem maior pressão sobre a areia. b) os pneus largos tornam o carro mais estável. c) os pneus largos permitem que o carro desenvolva maior velocidade. d) os pneus largos exercem menor pressão sobre a areia. e) os pneus largos permitem que o carro desenvolva maior potência. 24) (PUCRS) Um densímetro é um dispositivo que permite medir a massa específica ou densidade de fluidos. Um densímetro muito simples, para avaliar massas específicas, pode ser feito com um canudinho e um contrapeso (C) colado na base do mesmo. As figuras abaixo representam o efeito no densímetro (D), em equilíbrio, mergulhado em dois fluidos diferentes, Fluido 1 e Fluido 2. A partir da figura, é correto afirmar que (A) o peso do densímetro no Fluido 1 é maior do que no Fluido 2. (B) no Fluido 2, o densímetro recebe um empuxo maior do que no Fluido 1. (C) o densímetro afunda mais no Fluido 2 porque a massa específica deste fluido é maior. (D) o empuxo sobre o densímetro é o mesmo no Fluido 1 e no Fluido 2. (E) o Fluido 1 é mais denso do que o Fluido 2. 25) Com uma profundidade de 10,9 km, a fossa das Marianas, no oceano Pacífico, é o lugar mais profundo dos oceanos. Em 1960, Donald Walsh e Jacques Piccard chegaram à fossa das Marianas no batiscafo Trieste. Supondo que a água do mar tem uma massa específica uniforme de 1024 kg/m 3, calcule a pressão hidrostática aproximada (em atmosferas) que o Trieste teve que suportar. (Mesmo um pequeno defeito na estrutura do Trieste teria sido desastroso.) 26) Que pressão manométrica uma máquina deve produzir para sugar lama com uma massa específica de 1800 kg/m 3 através de um tubo e fazê-la subir 1,5 m?

5 27) Alguns membros da tripulação tentam escapar de um submarino avariado 100 m abaixo da superfície. Que força deve ser aplicada a uma escotilha de emergência, de 1,2 m por 0,6 m, para abri-la para fora nessa profundidade? Suponha que a massa específica da água do oceano é de 1024 kg/m 3 e que a pressão do ar no interior do submarino é de 1,0 atm. 28) Para sugar limonada, com uma massa específica de 1000 kg/m 3, usando um canudo para fazer o líquido subir 4,0 cm, que pressão manométrica mínima (em atmosferas) deve ser produzida pelos pulmões? 29) Uma âncora de ferro de massa específica 7870 kg/m 3 parece ser 200 N mais leve na água que no ar. a) qual é o volume da âncora? b) quanto ela pesa no ar? 30) Considere uma casa flutuante sobre as águas do Rio Amazonas. O que permite à casa flutuar é o fato de ela estar sobre 250 garrafas pet preenchidas apenas com ar. O conjunto casa mais 250 garrafas sofre um empuxo de 3000 N. Assumindo que a massa de cada garrafa seja de 90 gramas, qual o peso da casa? (ignore o peso do ar dentro de cada garrafa) 31) Um navio de 100 toneladas, após receber certa quantidade de sacos de café, de 60 kg cada, passou a ter um volume submerso V = 160 m³. Quantas sacas de café entraram no navio se a densidade da água é 1,0 g/cm³? 32) Três crianças, todas pesando 356 N, fazem uma jangada com toras de madeira de 0,30 m de diâmetro e 1,80 m de comprimento. Quantas toras são necessárias para mantê-las flutuando em água doce? Suponha que a massa específica da madeira é 800 kg/m 3. 33) Uma caixa de 500 N tem faces retangulares e suas arestas medem 1,0 m, 2,0 m e 3,0 m. Qual a pressão que a caixa exerce quando apoiada com sua face menor sobre uma superfície horizontal? 34) Uma força de 2 N é aplicada perpendicularmente a uma superfície por meio de um pino de 1 mm 2 de área. A pressão exercida pelo pino sobre essa superfície é: 35) (UFV-MG) As represas normalmente são construídas de maneira que a largura da base da barragem seja maior que a largura da parte superior. Essa diferença de largura se justifica, principalmente, pelo(a): (A) aumento, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem. (B) diminuição, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem. (C) aumento, com a profundidade, do empuxo exercido pela água. (D) diminuição, com a profundidade, do empuxo exercido pela água.

6 (E) diminuição, com a profundidade, da viscosidade da água. 36) (UFRGS) Selecione a alternativa que apresenta as palavras que preenchem corretamente as lacunas nas afirmações seguintes: I- Na atmosfera terrestre, a pressão atmosférica... à medida que aumenta a altitude. II- No mar, a pressão na superfície é... do que a pressão a dez metros de profundidade. (A) aumenta maior (B) permanece constante menor (C) permanece constante maior (D) diminui maior (E) diminui menor 37) (UFRGS) Das seguintes afirmações sobre fluidos, qual a incorreta? (A) a pressão atmosférica aumenta à medida que aumenta a altitude. (B) A massa de um líquido homogêneo é o produto de seu volume pela sua massa específica. (C) A pressão num líquido em repouso aumenta à medida que aumenta a profundidade. (D) Nos fluidos em repouso a pressão é transmitida igualmente em todas as direções. (E) A perda aparente de peso de um corpo mergulhado num líquido é igual em intensidade ao peso do líquido que desloca. 38) (PUC-MG) Uma faca está cega. Quando a afiamos, ela passa a cortar com maior facilidade, devido ao aumento de: (A) área de contato (B) esforço (C) força (D) pressão (E) sensibilidade 39) Uma corrente de água flui a 0,80 m/s através de uma mangueira com 4 cm de diâmetro e um bocal de 0,30 cm. Qual a velocidade da água no bocal? 40) Num tubo horizontal passa uma corrente de água a 3 m/s, sob a pressão de 200 kpa. O diâmetro do tubo, a partir de um certo ponto, fica reduzido a metade do inicial.qual a pressão nessa seção reduzida? 41) Um conduto de 100 mm de diâmetro tem uma descarga de 61/s. Qual a velocidade média de escoamento? 42) Calcular o diâmetro de uma canalização para conduzir uma vazão de 100 1/s, com velocidade média do líquido em seu interior de 2 m/s.

7 43) Uma tubulação de 34,5 cm de diâmetro transporta água a 2,62 m/s. Quanto tempo será necessário para que sejam descarregados 1600 m 3 de água no seu extremo aberto? 44) A seção reta de um tubo horizontal sofre redução de 10 cm de diâmetro para 5 cm. Se um fluido estiver escoando no sentido da seção larga para a estreita, a) a velocidade e a pressão aumentarão b) a velocidade aumentará mas a pressão diminuirá c) a velocidade diminuirá mas a pressão aumentará d) a velocidade e a pressão diminuirão e) a velocidade ou a pressão se modificará, mas não ambas. 45) A pressão da água que passa por um tubo horizontal de 2 cm de diâmetro é 142 kpa. A vazão do escoamento é de 2,80 L/s. A partir de um certo ponto, o tubo sofre estrangulamento e pressão se reduz a 101 kpa. Qual será o diâmetro da seção estrangulada. 46) Um conduto de 100 mm de diâmetro tem uma descarga de 61/s. Qual a velocidade média de escoamento? (v = 0,764 m/s) 47) Calcular o diâmetro de uma canalização para conduzir uma vazão de 100 1/s, com velocidade média do líquido em seu interior de 2 m/s. ( d = 252 mm) 48) Qual é o trabalho realizado pela pressão para fazer passar 1,4 m 3 de água por um cano com um diâmetro interno de 13 mm se a diferença de pressão entre as extremidades do cano é 1,0 atm? (W = 1,4x10 5 J) 49) Um tanque cilíndrico de grande diâmetro está cheio d água até uma profundidade de 0,30 m. Um furo de seção reta A = 6,5 cm 2 no fundo do tanque permite a drenagem da água. Qual a é a velocidade de escoamento da água, em metros cúbicos por segundo? (Rv = 1,57x10-3 m 3 /s) 50) Uma mangueira de jardim com um diâmetro interno de 1,9 cm está ligada a um borrifador (estacionário) que consiste apenas em um recipiente com 24 furos de 0,13 cm de diâmetro. Se a água circula na mangueira com uma velocidade de 0,91 m/s, com que velocidade deixa os furos do borrifador? 51) A água de um porão inundado é bombeada com uma velocidade de 5,0 m/s através de uma mangueira com 1,0 cm de raio. A mangueira passa por uma janela 3,0 m acima do nível da água. Qual é a potência da bomba?

8 52) Um cano com diâmetro interno de 2,5 cm transporta água para o porão de uma casa a velocidade de 0,90 m/s com uma pressão de 170 kpa. Se o cano se estreita para 1,2 cm e sobe para o segundo piso, 7,6 m acima do ponto de entrada, qual é a velocidade da água e a pressão no segundo piso? (v = 3,9 m/s e p = 88,48 kpa) 53) O tubo de Pitot de uma avião que está voando a grande altitude mede uma diferença de pressão de 180 Pa. Qual é a velocidade do ar se a massa específica do ar nessa altitude é de 0,031 kg/m 3 ) (v = 107,76 m/s) 54) O medidor Venturi é usado para medir a vazão dos fluidos nos canos. O medidor é ligado entre dois pontos do cano; a seção reta A na entrada e na saída do medidor é igual à seção reta do cano. O fluido entra no medidor com velocidade V e depois passa com uma velocidade v por uma garganta estreita da seção reta a. Um manômetro liga a parte mais larga do medidor à parte mais estreita. A variação da velocidade do fluido é acompanhada por uma variação p da pressão do fluido, que produz uma diferença h na altura do líquido nos dois lados do manômetro. (A diferença p corresponde à pressão na garganta, menos a pressão no cano. Suponha que o fluido é água doce, que a seção reta é 64 cm 2 no cano e 32 cm 2 na garganta, e que a pressão é 55 kpa no cano e 41 kpa na garganta. Qual é a vazão de água em metros cúbicos por segundo? (Rv = 1,74x10-2 m 3 /s) 55) Na figura, a água doce atrás de uma represa tem uma profundidade D = 15 m. Um cano horizontal de 4,0 cm de diâmetro atravessa a represa a uma profundidade de d = 6 m. Uma tampa fecha a abertura do cano. Qual é o volume de água que sai do cano em 3,0 h? (V = 147,24 m 3 )

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