SOLUÇÃO COMECE DO BÁSICO - FÍSICA

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1 SOLUÇÃO COMECE DO BÁSICO - FÍSICA SOLUÇÃO CB1. A força que provoca pressão é perpendicular á área de aplicação. SOLUÇÃO CB. A inclinação da linha que prende a boia tem a mesma direção da força que a água aplica na boia, o empuxo (E). Essa força tem duas componentes: a componente horizontal vertical (E y ), que equilibra o peso. (E x ), que é a força aceleradora, e a componente SOLUÇÃO CB3. Lembrando que a intensidade do empuxo é igual à do peso de líquido deslocado, ao retirar o braço para fora da água, o volume de líquido deslocado diminui, diminuindo a intensidade do empuxo. Como o peso não se altera, a tendência do corpo é afundar. SOLUÇÃO CB4. No equilíbrio, o empuxo sobre o bloco tem a mesma intensidade do peso do bloco. A água que extravasa cai no copo, portanto o volume deslocado de água é igual ao volume que está no copo. m dágua Vdesloc E dágua Vdesloc g E P dágua Vdesloc g M g dágua Vdesloc M P M g m M. SOLUÇÃO CB5. [D] O ato de sugar implica em aumentar o volume dos pulmões e, consequentemente, diminuir a pressão interna da boca e do canudinho, tornando-a menor que a pressão atmosférica local na superfície livre do líquido. Essa diferença de pressão provoca uma força que empurra o líquido para cima, na tendência de um novo equilíbrio de pressões. A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA 1

2 SOLUÇÃO CB6. Dados: volume do cubo V = 6,410 5 m 3 ; peso do cubo P = 1,7 N; densidade da água d a = kg/m 3. O cubo tem metade de seu volume imersa. Portanto, o volume imerso é V i = 1 V = 3,10 5 m 3. Como ele está em equilíbrio, a resultante das forças agindo sobre ele (Peso, Tração e Empuxo) é nula. E + T = P T = P E T = P d a V i g T = 1, (3,10 5 )(10) = 1,7 0,3 = 1,4 N SOLUÇÃO CB7. a) Suponhamos que as frações inscritas na figura refiram-se aos volumes imerso e emerso. Então: V imerso = 9 10 V Como o iceberg está em equilíbrio, a resultante das forças atuando sobre ele (Peso e Empuxo) é nula. Assim: E = P d agua V imerso g = mg d agua 9 10 V = d icev 9 10 d agua = d ice dagua 10. d 9 ice b) Se todo sal da água fosse retirado, a densidade da água ( d V i. O peso do iceberg continuaria o mesmo. Então: E = P d agua Vi g = d ice Vg V i = d d ice agua SOLUÇÃO CB8. agua V. Se a densidade da água diminui, o volume imerso aumenta. Sejam: z a vazão (constante); V o volume contido no reservatório; A aárea da secção transversal; h aaltura da coluna líquida; ) iria diminuir e o volume imerso passaria a ser A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA

3 d a densidade da água; g a intensidade do campo gravitacional local. Pelo teorema de Stevin, a pressão varia linearmente com a altura da coluna de água. V z t zt A h z t h d g z V A h A p pat t. A p pat d g h Pela expressão destacada, conclui-se que quando a área diminui, a pressão aumenta mais rapidamente com o tempo. SOLUÇÃO CB9. A pressão no fole é a mesma na superfície do líquido, já que se trata de ar no interior da garrafa. A pressão do ponto 3 deve ser superior ao do ponto 4 para que o fluido possa sair do recipiente. Assim: P 1 = P = P 3 > P 4. SOLUÇÃO CB10. Dados da prova: aterra 10 m s alua 1,6 m s Se, P m g E μliq Vsub g Pode-se notar que tanto o empuxo quanto o peso de um objeto é inversamente proporcional à gravidade. Assim, conclui-se que tanto o peso quanto o empuxo são menores na Lua. P P 1 e F1 F Analisando a figura dada, A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA 3

4 Para que esteja em equilíbrio estático, P T E Substituindo as equações de P e E e isolando T, tem-se que: T g m μv Pode-se observar que a tração no fio é inversamente proporcional à gravidade (m, μ e V são constantes nas duas situações) chegando à conclusão que a tração do fio na Lua (onde a aceleração da gravidade é menor) tem valor menor se comparado com a situação na terra. Logo, T1 T P1 P F1 F SOLUÇÃO CB11. De acordo com o Teorema de Stevin, a pressão exercida por uma coluna líquida é diretamente proporcional à altura dessa coluna. SOLUÇÃO CB1. [D] Dados: = 3,14 e raio da Terra: R T = km. O período de rotação da Terra é T = 4 h. Assim: v = S RT (3,14) (6.000) t T 4 v km/h. SOLUÇÃO CB13. km/h v = S/t = r/t = = = 0,1 cm/min 60 SOLUÇÃO CB14. As velocidades são iguais à velocidade do próprio trator: vt vf. Para as frequências temos: v v f r f r f 1,5 r f r f 1,5 f. T F T T F F T F F F F T SOLUÇÃO CB15. Todos os pontos possuem a mesma velocidade angular, pois giram em torno de um mesmo eixo. 4 A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA

5 SOLUÇÃO CB16. [D] Deve ser escolhido a menor catraca e a maior coroa. SOLUÇÃO CB17. Verdadeira. Fazendo a razão entre as forças gravitacionais colocando os dados em função da Terra, temos: MT FP 0,5R T F P 8 FT MT FT RT Verdadeira. Fazendo a razão entre as forças gravitacionais dos planetas e suas estrelas usando a referência da Terra: MS MT FPE 3R FPE 4 FTS MS MT FTS 9 R Falsa. Na primeira afirmativa já calculamos esta razão. Verdadeira.A velocidade orbital quando aproximada a uma trajetória circular nos fornece a seguinte expressão: GM v, onde G é a constante de gravitação universal, M é a massa da estrela, R é a distância entre os R centros de massa e v é a velocidade orbital. Logo, fazendo a razão entre as velocidades orbitais da Terra e do planeta P, temos: vp M S / 3R vp v M / R v 3 T S T SOLUÇÃO CB18. É o conhecido fenômeno das marés, provocado pelas forças gravitacionais exercidas pelo Sol e pela Lua sobre as águas. SOLUÇÃO CB19. Aplique a lei da gravitação universal para calcular a força sobre os três satélites. G. mm F d Comparando as forças, pode-se concluir que FI<FII=FIII A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA 5

6 SOLUÇÃO CB0. Resolução Como no ponto em questão o vetor velocidade é vertical para cima, a partícula inicialmente terá movimento vertical para cima, até atingir altura máxima, e então, cairá verticalmente. 6 A MECÂNICA E O FUNCIONAMENTO DO UNIVERSO E HIDROSTÁTICA - FÍSICA