Universidade Estácio de Sá Prof. Robson Lourenço Cavalcante DISCIPLINA: FÍSICA TEÓRICA II Lista 1 Fluidos parte A ESTÁTICA DOS FLUIDOS

Transcrição

1 1)Uma janela de escritório tem dimensões de 3,4 m de largura por 2,1 m de altura. A passagem de uma tempestade a pressão atmosférica no exterior baixa para 0,96 atm. No escritório a pressão mantém-se a 1,0 atm. Qual o módulo da força que empurra a janela para fora? 2) Uma sala tem as seguintes dimensões: 4,0 m x 5,0 m x 3,0 m. A densidade do é 1,2 kg/m 3 e a aceleração da gravidade vale 10 m/s 2. Qual é o peso do ar na sala, em newtons? Resp. 720 N 3) Submerso em um lago, um mergulhador constata que a pressão absoluta no medidor que se encontra no seu pulso corresponde a 1,6 x10 5 N/m 2. Um barômetro indica a pressão atmosférica local de 1,0 x10 5 N/m 2. Considere a massa específica da água sendo 10 3 kg/m 3 e a aceleração da gravidade, 10 m/s 2. Em relação à superfície, qual é a profundidade em que o mergulhador se encontra? Resp. 6,0 m 4) 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, por qual motivo? 5) Uma força de 2 N é aplicada perpendicularmente a uma superfície por meio de um pino de 1 mm 2 de área. Qual é a pressão exercida pelo pino sobre essa superfície? Resp. 2 x 10 6 N/m 2 PARTE 2 1) Uma peça tem massa de 4, kg e volume de 5,60 cm 3. A massa específica do material da peça, expressa em unidades SI, é: a) 1, b) 8, c) 8, d) 1, e) 1, ) Num processo industrial de pintura, as peças recebem uma película de tinta de espessura 0,1 mm. Considere a densidade absoluta da tinta igual a 0,8 g/cm3. A área pintada com 10 kg de tinta é igual a: a) 1250 m 2 b) 625 m 2 c) 125 m 2 d) 75 m 2 e) 50 m 2 3) Um cubo de gelo foi formado solidificando completamente 57,6 g de água. Qual é a medida da aresta do cubo? A densidade do gelo é 0,90 g/cm 3. a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 4) Um recipiente cheio de álcool (massa específica 0,80 g/cm 3 ) apresenta massa de 30 g e, completamente cheio de água (1,0 g/cm 3 ), tem massa de 35 g. A capacidade do recipiente é, em cm 3, de: a) 20 b) 25 c) 30 d) 35 e) 40 5) Admitindo-se que a massa específica do chumbo seja 11 g/cm 3, qual o valor mais próximo da massa de um tijolo de chumbo cujas arestas medem 22 cm, 10 cm e 5 cm? a) 10 kg b) 11 kg c) 12 kg d) 13 kg e) 14 kg

2 6) O salto de um sapato masculino tem área de 64 cm 2. Supondo-se que a pessoa que o calce tenha peso igual a 512 N e que esse peso esteja distribuído apenas no salto, então, a pressão média exercida no piso vale: a) 12, N/m 2 b) 8, N/m 2 c) 6, N/m 2 d) 4, N/m 2 e) 2, N/m 2 7) Um cubo homogêneo de alumínio, de 2 m de aresta, está apoiado sobre uma superfície horizontal. Qual a pressão, em N/m 2, exercida pelo bloco sobre a superfície? Densidade do alumínio: 2, kg/m 3 ; g = 10 m/s 2. a) 2, b) 2, c) 1, d) 1, e) 5, ) Um gás encontra-se contido sob a pressão de N/m 2 no interior de um recipiente cúbico cujas faces possuem uma área de 2 m 2. Qual é o módulo da força média exercida pelo gás sobre cada face do recipiente? a) 1, N b) 7, N c) 5, N d) 2, N e) 1, N 9) O tijolo da figura se apóia sobre a base ABEH. Se estivesse apoiado sobre a base ABCD igual a 1/3 da anterior, a pressão exercida pelo tijolo seria: a) a mesma. b) 3 vezes maior. c) 1/3 do valor anterior. d) 3% maior que a anterior. e) 30% maior que a anterior. 10) Você já encontrou em muitos livros a pressão indicada em termos de "cm de Hg". Quando alguém afirma que a pressão no interior de uma cabina pressurizada é de 152 cm de Hg, está querendo dizer que a pressão, em atmosferas, é: a) 2 b) 1,5 c) 2,5 d) 3 e) 1 11) A figura representa cinco recipientes cheios de água e abertos na parte superior. Em qual deles a pressão que a água exerce sobre a base é maior? a) Em 1. b) Em 2. c) Em 3. d) Em 4. e) Em 5. 12) Para o teste a seguir, considere g = 10 m/s 2 e 76 cm de Hg = 1, pascal. Um tanque aberto, em forma de cubo, de 3,00 m de aresta, está completamente cheio de óleo, de massa específica 0, kg/m 3. Sabendo-se que a pressão atmosférica local é de 70,0 cm de mercúrio, a força total em newtons, exercida sobre a base do tanque, é: a) 9, b) 9, c) 1, d) 2, e) 8,

3 13) Três líquidos não miscíveis, com massas específicas de 5,5 g/cm 3, 1,0 g/ cm 3 e 0,9 g/cm 3, estão acomodados em um recipiente. As espessuras das camadas desses líquidos são respectivamente 3,0 cm, 2,0 cm e 5,0 cm. Considerando g = 10 m/s 2, a pressão total em bária no fundo do recipiente será de: a) 230 b) 2300 c) d) 23 e) 158,7 14) A diferença de pressão estática medida entre dois pontos dentro de um líquido em equilíbrio estático é de Pa. Sabendo-se que o líquido é a água com densidade absoluta d = 10 3 kg/m 3 e que no local g = 10 m/s 2, o desnível entre os dois pontos é de: a) 3,5 m b) 0,5 m c) 0,2 m d) 4,5 m e) 6,2 m 15) Um bloco repousa no fundo de um lago, a uma profundidade de 50 m. Sabendo-se que a pressão na superfície do lago é de 9, N/m 2, a densidade da água do lago 1,0 g/cm 3 e a aceleração da gravidade no local 10 m/s 2, pode-se afirmar que a pressão total exercida sobre o bloco é de: a) 9, N/m 2 b) 9, N/m 2 c) 9, N/m 2 d) 5,93.10^6 N/m 2 e) 5, N/m 2 16) A diferença de pressão entre o fundo de um lago e um ponto situado a 2H/3 da superfície vale 8, N/m 2. Adote g = 10 m/s 2 e densidade da água = 10 3 kg/m 3. A profundidade do lago vale: a) 12 m b) 66 m c) 18 m d) 24 m e) 50 m 17) No último mês de novembro um mergulhador estabeleceu um novo recorde, alcançando a marca de 62 metros de profundidade, sem o uso de aparelhos. Se no local do mergulho a aceleração da gravidade era 9,8 m/s 2, d Hg = kg/m3, d água = 1000 kg/m 3 e p atm = 760 mmhg, no limite da profundidade alcançada a pressão exercida era: a) o dobro da pressão atmosférica.. b) a pressão atmosférica.. c) nenhuma, porque a pressão se anula por efeito da água. d) aproximadamente seis pressões atmosféricas. e) aproximadamente sete pressões atmosféricas. 18) Quando você toma refrigerante num copo com canudo, o líquido sobe porque: a) a pressão atmosférica cresce com a altura, ao longo do canudo. b) a pressão no interior de sua boca é menor que a atmosférica. c) a densidade do refrigerante é menor que a do ar. d) a pressão em um fluido se transmite integralmente a todos os seus pontos. e) a pressão hidrostática no copo é a mesma em todos os pontos em um plano horizontal. 19) Em uma reunião de família, no momento de abrir uma garrafa de vinho, o saca-rolhas não foi encontrado. Entretanto, João tomou a garrafa e, batendo com o fundo dela contra a parede,

4 devidamente acolchoada, conseguiu retirar a rolha. Com relação a esse efeito, é correto afirmar que: a) está relacionado com o princípio de Stevin, da diferença de pressão. b) está relacionado com o princípio de Pascal, 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) A figura representa um balão contendo gás, conectado a um tubo aberto com mercúrio. Se a pressão atmosférica local é a normal, pode-se afirmar corretamente que a pressão do gás, em cmhg, é de: Adote g = 10 m/s 2 e d Hg = 13,6 g/cm 3. a) 66 b) 76 c) 86 d) 760 e) ) As áreas dos pistões do dispositivo hidráulico da figura mantêm a relação 50:2. Verifica-se que um peso P, quando colocado sobre o pistão maior, é equilibrado por uma força de 30 N no pistão menor, sem que o nível do fluido nas duas colunas se altere, De acordo com o princípio de Pascal, o peso P vale: a) 20 N b) 30 N c) 60 N d) 500 N e) 750 N 22) Com um máximo de expiração, um estudante, soprando de um lado de um manômetro cujo líquido manométrico é a água, produz um desnível do líquido de aproximadamente 65 cm entre os dois ramos do tubo manométrico. Nestas condições, pode-se afirmar que a pressão efetiva exercida pelos pulmões do estudante é de: a) 6,5 Pa b) 6,5.10 Pa c) 6, Pa d) 6, Pa e) 6, Pa

5 23) Observe afigura, onde há mercúrio de densidade 13,6 g/cm 3 e um outro líquido não miscível com o primeiro, cuja densidade é aproximadamente: a) 12,2 g/cm 3 b) 1,5 g/cm 3 c) 0,15 g/cm 3 d) 9 g/cm 3 24) No tubo em U da figura abaixo, de extremidades abertas, encontram-se dois líquidos ideais, de densidades 0,8 g/cm 3 e 1,0 g/cm 3. O desnível entre as superfícies livres dos líquidos é h = 2,0 cm. As alturas h 1 e h 2 são, respectivamente: a) 4,0 cm e 2,0 cm b) 8,0 cm e 4,0 cm c) 10,0 cm e 8,0 cm d) 12,0 cm e 10,0 cm e) 8,0 cm e 1 0,0 cm 25) No esquema abaixo, x e y são dois líquidos não miscíveis e homogêneos, contidos em um sistema de vasos comunicantes, em equilíbrio hidrostático. Dos valores abaixo, o que mais se aproxima do valor da densidade relativa do líquido y em relação ao líquido x é: a) 0,80 b) 0,90 c) 1,1 d) 1,3 e) 2,5 26) Um tubo em U contém mercúrio. Derrama-se num dos ramos, sobre o mercúrio, um líquido de densidade 3 g/cm 3, até que a coluna do mesmo tenha 10 cm de altura. No outro ramo colocase álcool de densidade 0,8 g/cm 3 até 15 cm de altura. A densidade do mercúrio é 13,6 g/cm 3. A diferença final de nível de mercúrio nos dois ramos é de: a) 3,53 cm b) 2,50 cm c) 1,50 cm d) 1,32 cm e) zero cm 27) Deseja-se construir uma prensa hidráulica que permita exercer no êmbolo maior uma força de 5, N, quando se aplica uma força de 5,0.10 N no êmbolo menor, cuja área é de 2.10 cm 2. Nesse caso a área do êmbolo maior deverá ser de: a) 2,0 cm 2 b) 2,0.10 cm 2 c) 2, cm 2 d) 2, cm 2 e) 2, cm 2

6 28) O macaco hidráulico representado na figura está em equilíbrio. Os êmbolos formam áreas iguais a 2A e 5A. Qual a intensidade da força F? a) 40 kgf b) 60 kgf c) 70 kgf d) 50 kgf e) 45 kgf Gabarito da PARTE 2 PARTE 3 1) Um corpo de massa 600 gramas ocupa volume de 200 cm³. Calcule a densidade desse corpo em g/cm³, kg/l e kg/m³. 2) Complete as equivalências entre as unidades: a) 1 g/cm³ =..kg/m³ = kg/l b) 1 kg/m 3 =...g/cm 3 =.kg/l 3) Sabendo que a massa específica do alumínio é 2,7 g/cm³, calcule: a) a massa de um corpo maciço de alumínio cujo volume é 30 cm 3 ; b) o volume de um corpo maciço de alumínio cuja massa é 2,16 kg. 4) Uma pessoa comprime um percevejo contra uma mesa de madeira, exercendo uma força de 20 N. Sabendo que a ponta do percevejo tem área 0,10 mm 2, calcule, em N/m 2, a pressão exercida pela ponta do percevejo.

7 5) Um corpo de cobre tem a forma de uma casca esférica de raio interno R, = 4,00 cm e raio externo R 2 = 10,0 cm (a parte interna é oca). Calcule a densidade do corpo sabendo que a massa específica do cobre é 8,92 g/cm 3 4. Dado: volume da esfera = R³ 3 6) Numa região em que g = 10 m/s²,um homem de massa 60 kg está de pé, usando sapatos, exercendo sobre os pontos de contato com o solo uma pressão média de 2, Pa. Calcule a área de contato entre os sapatos e o solo: a) em m 2 b) em cm 2 7) Na figura abaixo representamos um recipiente contendo um líquido de densidade d = 2, kg/m 3. Sabendo que g = 10 m/s 2, h = 3,0 m e que a pressão no ponto A é 1, Pa, calcule a pressão no ponto B. 8) Numa região onde a pressão atmosférica é 1, N/m 2 e g = 10 m/s 2, uma caixa cúbica de aresta 2,0 m encontra-se no fundo de um lago, estando a face superior da caixa a uma profundidade h = 40 m. Supondo a densidade da água igual a 1, kg/m 3, calcule: a) a pressão na face superior da caixa; b) a força exercida pela água na face superior da caixa.

8 9) Numa região em que g = 10 m/s 2 e a pressão atmosférica é P atm = 1, Pa temos óleo e água em equilíbrio dentro de um recipiente, como mostra a figura. Sabendo que a densidade do óleo é 9, kg/m 3 e a densidade da água é 1, kg/m 3.calcule: a) a pressão no ponto X; b) a pressão no ponto Y. 10) Num tubo em U estão em equilíbrio dois líquidos imiscíveis (água e mercúrio), como mostra a figura. Sabendo que a densidade da água é 1,0g/cm³ e a densidade do mercúrio é 13,6 g/cm³, calcule o desnível h entre as superfícies livres dos dois líquidos. 11) No elevador hidráulico representado na figura, os êmbolos E 1 e E 2, de pesos desprezíveis, têm áreas respectivamente iguais a 80 cm 2 e 800 cm 2. Qual é a intensidade da força F necessária para sustentar um automóvel de peso P = N? 12) Para medir a pressão p exercida por um gás, contido num recipiente, utilizou-se um manômetro de mercúrio, obtendo-se os valores indicados na figura abaixo.

9 A pressão atmosférica local medida por um barômetro indicava 750 mmhg. O valor de p, em mmhg, vale: a) 150 b) 170 c) 750 d) 900 e) ) Quando você bebe um líquido usando canudinho, por que o líquido sobe pelo canudo? 14) Um bloco de volume 2, m 3 e densidade 3, kg/m 3 está totalmente submerso na água, cuja densidade é 1, kg/m 3,e preso por um fio a um dinamômetro, como mostra a figura. Dado g = 10 m/s 2, calcule: a) a massa do bloco; b) o empuxo sobre o bloco; c) a marcação do dinamômetro (peso aparente). 15) Na figura abaixo representamos um corpo esférico flutuando em um líquido de densidade 0,80 g/cm 3 com 5 4 de seu volume submerso. Qual é a densidade do corpo? 16) A densidade do aço é maior que a da água. No entanto, um navio cujo casco é de aço consegue flutuar na água. Como isso é possível? 17) A Figura abaixo mostra uma bola de ferro suspensa por uma linha de massa desprezível presa em um cilindro vertical que flutua parcialmente submerso em água. O cilindro tem uma altura de 6,00 cm, uma face de área 12,0 cm 2 no topo e na base, uma densidade de 0,30 g/cm 3, e 2,00 cm de sua altura estão acima da superfície da água. Qual é o raio da bola de ferro? Resposta: 9,7 mm 18) Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços de seu volume V submersos, e em óleo com 0,90V submersos. Encontre a (a) densidade da madeira e (b) do óleo.