Física D Extensivo V. 5

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1 Física D Extensivo V 5 Exercícios 0) D 0) D 03) B 04) C 05) B p = µ g h Como a densidade do líquido inserido é maior do que a densidade da água, o nível de água deve estar acima do nível do liquido para que ocorra o equilíbrio Um acréscimo de pressão num líquido em equilíbrio se transmite integralmente a todos os seus pontos O líquido no interior do regador, pode ser considerado homogêneo, onde a densidade é uniforme em todos os pontos, logo, não deve ter diferença de nível para alcançar o equilíbrio 09) D Então, como as alturas informadas estão na mesma unidade (cm), não há necessidade de transformação para o sistema internacional Logo, μ B g h B = μ A g h A μ B 80 = μ B =,5 0 3 kg/m 3 b) Tomando o liquido A como referência, temos: p linha = p atm + μ A g h A p linha = p linha = , 0 5 p linha =, 0 5 P A A pressão do ar é dada por: = patm + p mercúrio Então, = 69 cmhg + 8 cmhg = 77 cmhg 0) Organizando a figura temos: 06) C p hidro = µ g h, não depende da área 07) cm Na linha potilhada, podemos dizer que: p oleo + p água = p mercúrio Então, como as densidades informadas estão na mesma unidade(g/cm 3 ), não há necessidade de transformação para o sistema internacional Logo, μ óleo g h óleo + μ água g h água = μ mercúrio g h mercúrio 0, , = 3,6 h mercúrio 3,6 = 3,6 h mercúrio h mercúrio =,0 cm 08) a),5 0 3 kg/m 3 b), 0 5 Pa a) Na linha de separação do líquidos A e B, podemos dizer que: P B = P A Na linha imaginária que separa ar e óleo a pressão é a mesma, logo: = p atm + p mercúrio + p óleo Então, ajustando as unidades de densidade e profundidade temos: = μ mercúrio g h mercúrio + μ óleo g h óleo = , , = = , =, N/m =,09 atm Transfomando, =, mmhg = 89,9 mmhg Física D

2 ),4 0 5 Pa ) B 3) C A pressão no interior do botijão de gás é dada por: p gás = p atm + μ mercúrio g h mercúrio Então, ajustando as unidades de densidade e profundidade, temos: p gás = , p gás = ,4 0 p gás = 0 5 +, p gás =,44405 Pa p = p = p 3 F A F F3 = = A A 00 F F3 = = A A A F = 00 N F = 400 N F 3 = 400 N p maior = p menor 3 5) 5 0 Correta p = p, multiplicadores de força 0 Incorreta,porém A = π r, logo, se o raio do pistão for vezes maior que o raio do pistão, o módulo da força F será quatro vezes menor que o módulo da força F 04 Incorreta O princípio de Pascal é aplicado para fluidos, ou seja, líquidos e gases 08 Correta Como o deslocamente dos pistões é inversamente proporcional a força aplicada nos mesmos Se W = F d, e como F < F e d > d, concluimos que W = W 6 Correta, se F = 00 F Então A = 00 A 04 Incorreta Como F < F e d > d, para que ocorra o equilibrio 6) a) Alavanca inter-resistente, pois pistão tem a função de impedir o toque do pedal b) A variação de pressão, em um ponto de um líquido em equilíbrio estático, transmite-se integralmente para todos os demais pontos desse líquido c) Dado que d = d, podemos afirmar que a força no pistão vale F p = F, ou seja, F p = 00 N A relação entre as força dos pistões e é dada pela relação:, logo, F A F = A = 5 0 F F = 300 N 0,0 F = 800 N 7) D F = 0 N F 0 cm 0 cm F f a fluido 4) C p A = p B FA FB = p p A B A A 80 = 0 4 g = m g B 80 0 A m B = kg B M F = M F F d = F d F 0 = F = F 0 F = 0 N p = p F F = 0 f = f = 00 N A A A 5A Física D

3 8) a) 400 N b) 5 m a) Para que ocorra o equilibrio, a força aplicada no tubo é dada pela relação: F F =, a área de cada tubo é dada por A A A = π r então A força aplicada no tubo vale, 04 Correta Como a pressão na parte inferior é maior do que na parte superior, a força de empuxo, nessa condição tem direção vertical e sentido para cima 08 Correta Nessa condição de equilibrio, a força resultante nula, logo, peso do corpo e empuxo, poussem mesmas intensidades 6 Incorreta E = μ g V deslocado ) 39 0 Verdadeira 0 Verdadeira Densidades diferentes 04 Verdadeira 08 Falsa O empuxo não depende da profundidade E = µ líquido g V submerso 6 Falsa 3 Verdadeira 3) 53 9) A 0) D b) Como o deslocamente dos pistões é inversamente proporcional a força aplicada nos mesmos Como o carro sobe 0 cm, o deslocamento do tubo é 500 cm, pois a força no tubo é 5 vezes menor que o peso do caro I Correta O iceberg flutua acima do nível da água do mar II Incorreta Não temos informação sobre a massa da massa nem do iceberg para relacionarmos o peso de ambos III Correta F r = 0 na equilibrio do iceberg, logo P = E IV Incorreta A força de empuxo também atua sobre o iceberg V Incorreta A intensidade da força de empuxo corresponde ao peso do fluido deslocado e não ao volume de gelo submerso a) Incorreta Não depende da densidade do corpo, e sim do liquido b) Incorreta Depende do volume deslocado pelo corpo(barco) e não do volume do liquido c) Incorreta Não depende da densidade do corpo, e sim do liquido d) Correta E = μ g V deslocado e) Incorreta Não depende da densidade do corpo, e sim do liquido ) 0 Incorreta O peso aparente nessa situação é zero, pois o corpo encontra-se em equilibrio 0 Incorreta O peso não se altera na movimentação no interior do liquido, pois P = m g 0 Verdadeira 0 Falsa µ corpo > µ líquido corpo afunda 04 Verdadeira p = µ g h 08 Falsa Na verdade, ele diminui o seu peso expulsando água do seu interior 6 Verdadeira 3 Verdadeira 4) 8 5) E 0 Incorreta A densidade da prata (substância) é um valor tabelado e vale 0,005 kg/m 3, portanto, menor que a densidade da água 0 Correta A esfera é oca, está totalmente imersa e em equilíbrio, logo, possui densidade menor que a da água 04 Incorreta A densidade da prata (substância) é um valor tabelado e vale 0,005 kg/m 3, portanto, menor que a densidade da água 08 Incorreta A densidade da esfera de prata é menor que a da água, pois está flutuando e é oca, não maciça 6 Correta Nessa condição de equilibrio, a força resultante nula, logo, peso da esfera e empuxo sobre a esfera, poussem mesmas intensidades 3 Incorreta O empuxo depende do volume deslocado pela esfera, como o raio permaneceria o mesmo, o empuxo não sofreria alteração Um corpo imerso em um líquido recebe deste uma força vertical para cima chamada de empuxo Pode-se demonstrar que o empuxo tem intensidade igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo, que é proporcional ao volume de líquido deslocado Como a estátua é feita de ferro, seu peso é maior que o da água deslocada, e isso faz com que ela não flutue É possível, porém, que as duas forças somadas, o empuxo e a força aplicada pelos trabalhadores, tenham intensidade maior que o peso da estátua Física D 3

4 6) C 7) A 8) A I Incorreta O empuxo é igual ao peso do volume do líquido deslocado II Incorreta Principio de Pascal, transmite integralmente a pressão exercida em uma das extremidades, e não a força III Correta p objeto = μ água g h I Correta Se o navio continuou em equilibrio (flutuando), o empuxo é igual, em módulo, ao peso do navio, logo, o empuxo era maiorque o peso da parte submersa desse navio II Correta O navio flutua com uma parte acima do nivel da água, logo, a densidade da água é maior que a densidade do navio III Correta O peso do iceberg é igual ao empuxo sobre o mesmo, ou seja, é igual ao peso da água deslocada pela parte submersa do iceberg vento E F vento 3) E Na figura, temos: T cabo = P E, onde o empuxo (E), varia conforme a variação(aumenta) de volume deslocado(nesse caso, a tração diminui) Depois de totalmente imerso, o empuxo (E) não sofre alteração, consequentemente a tração no cabo volta a ser constante a) Incorreta É diretamente proporcional à variação de volume b) Incorreta Como a massa do peixe não varia significativamente para variar seu peso c) Incorreta A densidade da água é invariável nesse caso d) Incorreta A densidade dimuinui com o aumento da bexiga 3) 38 e) Correta Com o aumento da bexiga, o peso do liquido deslocado pelo peixe aumenta 0 Falsa Há volume submerso, portanto há empuxo 0 Verdadeira 04 Verdadeira 08 Falsa Pontos à mesma profundidade estarão submetidos à mesma pressão 6 Falsa p = p g h 3 Verdadeira Princípio de Pascal T P 33) E 9) B 30) C O empuxo aplicado na esfera B, faz com o sistema tenha aceleração diferente de zero, ou seja, entre em desequilibrio dinâmico Então a polia gira no sentido anti-horário, ou seja, a esfera O desce em movimento acelerado P 0 Verdadeira Flutuação: d navio < d água 0 Falsa Módulos são iguais, mas vetorialmente não 04 Verdadeira 08 Falsa 6 Verdadeira 3 Falsa Na figura temos: T cabo = P, então até o início da entrada na água, a tração no cabo permanece invariável 4 Física D

5 34) 07 0 Verdadeira p = µ g h 0 Verdadeira /3 volume p = E (m A + m B ) g = µ líquido g V µ A V + µ B V =, V 0,5 + µ B =,4 µ B =,9 g/cm 3 /3 volume 37) 50 E µ líquido = g/cm 3 µ corpo = /3 g/cm 3 04 Verdadeira E P 08 Falsa 3 pernas menor área de contato maior pressão 4 pernas maior área de contato menor pressão 6 Falsa Princípio de Pascal P 35) TT TT 36) E 0 Verdadeira Menos volume menos empuxo 0 Falsa Válido para fluidos (líquidos e gases) 04 Verdadeira 08 Falsa Peso do volume do ar deslocado 6 Verdadeira E = µ g V E =, E =,6 0 5 N 3 Falsa 64 Falsa 38)0 P = m g = 40 0 = 400 N E = µ g V =, = 600 N Como: E = P + 4T 600 = T T = 50 N ρcorpo = ρho 3 ou ρ HO = 3 ρcorpo V V A B µ A = m VA µ B = m B V E = P + T Na situação de T máxima = 3P E = P + 3P E = 4P para arrebentar (romper) ρ C = m V C C Física D 5

6 0 Falsa E = µ líquido g V C E = ρ HO g m C ρ C E = m C g ρ ρ HO corpo E = P 3 E = 3P não arrebenta o fio 0 Verdadeira 04 Falsa E = 3P 08 Verdadeira E = P + T 3P = P + T T = P 6 Falsa 3 Falsa O empuxo é igual ao peso do volume do líquido deslocado 40) E O empuxo é determinado pelo seguinte equação: E = μ ar gv d Então, 30 =,3 0 V d V d = 0 m 3 Ilustrando a situação concluimos que: 39) Para que o balão se mantenha no chão, a força resultante sobre o mesmo deve ser nula Logo, E = P + F Então F = E (m g) F = = 30 N P = m g = 0,08 0 = 0,8 N µ c = m =, V = 8 0 V V 4 m 3 E = µ líquido g V = =, N 4) a) 0,75 g/cm 3 ou 7,5 0 kg/m 3 b) 0,5 N ou,5 0 N a) Se volume emerso é /4, o volume deslocado vale 3/4 do volume do corpo Logo, na situação de equilibrio, temos: E = P 0 Verdadeira 0 Falsa F r = 0,4 N MRUV 04 Verdadeira W = F d cos θ W =, 4 cos 0 o = 4,8 J 08 Falsa P = E µ corpo = µ líquido x fração submersa 6 Verdadeira 800 = 00 x x = 3 E=, N P=, N F = 0 R b) Antes do rompimento do fio: T = E P Então, ajustando as unidades de densidade e volume, temos: T = μ liq g V deslocado μ bloco V bloco g T = , T = T =,5 0 N ou T = 0,5 N 6 Física D

7 4) B Na situação em que o cubo está suspenso no ar, temos: Estando o corpo em repouso, a resultante das forças nele aplicadas é nula A indicação do dinamômetro é a intensidade da tração T Portanto: P = T P = 30 N Na situação em que o cubo está parcialmente imerso na água do lago, temos: T Nessa nova situação do equilíbrio, a indicação do dinamômetro é 4 N Portanto: T + E = P E = 30 4 E = 6 N A intensidade do empuxo é igual à intensidade do peso do líquido deslocado (E = d L V LD g) Pelo texto, o volume do líquido deslocado é metade do volume do cubo Temos: V deslocado = / V corpo V deslocado = / (0,) 3 V deslocado = m 3 Procedendo as devidas substituições numéricas na expressão do empuxo: E = d L V deslocado g 6 = d L d L =, 0 3 kg/m 3 d L =, g/cm 3 T P P E 43) a) 00 N/m b) N c),5 0 3 kg/m 3 m = 500 g = 0,5 Kg V = 400 cm 3 = m 3 X = 5 cm = 0,05 m a) Na situação temos que: F el = P, então substituindo e ajustando as unidades do SI K x = m g K 0,05 = 0,5 0 K = 00 N/m b) Na situação II o peso aparente é determinado da seguinte forma P aparente = P E Então, substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: P aparente = m g μ liq g V P aparente = 0, P aparente = 5 4 = N c) Na situação III, para determinar a densidade do liquido desconhecido, temos a seguinte situação de equilibrio: E = P Então, substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: μ liq g V = m g μ liq = 0,5 μ liq =,5 0 3 kg/m 3 44) a) μ ar = kg/m 3 b) E = 000 N c) m = 000 kg V = 00 m 3 a = m/s a) Em relação ao nivel do mar, temos: ΔP = μ ar g Δh Substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: 0, 0 5 = μ ar Então: μ ar = kg/m 3 b) O empuxo sobre o balão é dado por: E = μ ar g V E = 0 00 E = 000 N c) Se durante a subida: E P = m a Então: E P = m a substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: μ ar g V m g = m a 0 00 m 0 = m 000 = m m = 000 kg Física D 7

8 45) s ª Dica: Achar o volume da caixa V = a³ = 8 0³ cm³ ª Dica: Descobrir a aceleração da caixa pela ª lei de Newton: F R = m a, aplicando as forças temos: E P = ma Então, substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: μ liq g V m g = m a (0 6 ) 5 0 = 5 a = 5 a a = 6 m/s 3ª Dica: Através da equação horária das posições, o tempo para o movimento de ascendência acelerada será determinado t = s 46) a) 0 N b) m/s V = m 3 m = 0 kg, concluímos que: ª Dica: Achar o volume da caixa V = a³ = 8 0³ cm³ a) Nesse caso, temos: T + E = P, então, a tensão fica T = P E, substituindo e ajustando as unidades, temos: T = P E T = m g μ H O g V T = T = T = 0 N b) Descobrir a aceleração da caixa pela ª lei de Newton: F R = m a, aplicando as forças temos: P E = m a Então, substituindo e ajustando as unidades do SI, temos: 48) C 49) A Como a bola está submersa de modo que seu centro está a 0,3 m da superficie, concluimos que a bola está totalmente submersa Obs: O raio da bola vai interfeir na conclusão do exercício Quando a bola é solta pelo garoto, temos um movimento acelerado para cima Então E P = ma Logo, μ água g V bola m g = m a Considerando π = 3 5 = 0, a a = 5 m/s Calculando a velocidade de chegada na superfície e velocidade inicial de lançamento vertical para cima v = v 0 + a ΔS, como a bola inicia seu movimento do repouso, temos: v = 5 0,3, v = 9 No lançamento vertical para cima, a altura máxima do centro da bola em relação a superficie é dada por: v = v 0 ± g H, onde v = 0 e g = 0 m/s² Então 0 = 9 0 H, logo, H = 0,45 m A > A V < V P > P Para fluir da esquerda para a direita, é necessário haver diferença de pressão I III F R = P E m a = m g μ L g V 0 a = a = m/s II IV 47) 0,45 m m = 0, kg γ = 5 0 m Observe que se o raio da esfera vale 5 cm = 0,05 m Calculando o volume da esfera I Verdadeiro p = p II Verdadeiro p > p III Falso p < p escorre da direita para a esquerda IV Verdadeiro p > p 8 Física D

9 50) C 5) E 5) B 53) A x superior > x inferior V superior > V inferior F sustentação P + P De acordo com a Equação da Continuidade, o produto Av (áreavelocidade) é constante, então, se a área reduz a metade, a velocidade aumenta De acordo com o teorema de Bernoulli, Concluimos que com o aumento da velocidade de escoamento, menor deve ser a pressão nova situação, para que mantenha a pressão total na região de estrangulamento De acordo com a Equação da Continuidade, o produto Av (áreavelocidade) é constante, ou seja a vazão Q, permanece constante, se a área reduz A > A temos que v < v De acordo com o teorema de Bernoulli, 55) B 56) E 57) E 58) B 59) E A área do filtro é menor do que a área do funil, pela equação da continuidade, provamos que a velocidade do ar no filtro é maior do que a velocidade do ar no funil No entanto, a pressão no filtro é inferior a pressão atmosférica no interior do funil(teorema de Bernulli) Não conseguindo o sucesso de retirar a folha de papel do funil A função do aerofólio é manter o carro o mais fixo no solo possível, usando a corrente de ar Para mantê-lo fixo ao solo, a pressão superior deve ser maior do que inferior, consequentemente, pelo Teorema de Bernulli, a velocidade da parte superior é menor do que a pressão parte inferior I Verdadeira V superior > V inferior II Falsa p superior < p inferior para gerar a sustentação III Verdadeira Força de sustentação Segundo o princípio da continuidade, a vazão é a mesma em e De acordo com a Equação da Continuidade, temos que A v = A v Então, Concluimos que com o aumento da velocidade de escoamento, menor deve ser a pressão no ponto, para que mantenha a pressão total na região de estrangulamento Logo, p > p 60) C 54) A De acordo com a Equação da Continuidade, o produto A v (área velocidade) é constante, ou seja a vazão z, permanece constante, se A A > A B, temos que v A < v B A = πr R = 0,8 R A = πr = π 0,8 R Z = Z π A v = A v R 0,4 = π 0,8 R v v = 0,65 m/s Física D 9

10 6) C 6) C 63) B Para tubos horizontais aplicando o Teorema de Bernulli, temos:, substituindo: = P, ajustando a potência, = P Então P = =,70 5 N/m De acordo com a Equação da Continuidade, temos que A v = A v Então, sendo a área um circunferência, temos: μ R v = π R v, concluimos que R v = R v Logo, para que a velocidade aumente vezes, temos: v = v, então: 4 cm A vazão é dada por: z = v t, então, z = Utilizando a definição de vazão temos: z = A v, então 0 4 = 0,5 0 4 v, temos: 64) a),5 0 3 Pa b) 8, 0 t c) 00 km/h Em que v = 80 km/h = 50 m/s a) p = ρv =, 50 = 500 Pa b) p = F A 500 = F F = N 5400 Se P = m g 8, 0 6 = m 0 m = 8, 0 5 kg = 8, 0 ton c) m = 50 ton F mínima = P = =,5 0 6 N p = ρv 6 = F, v,5 0 = A 5400 v = 7,7 m/s 3,6 v = 00 km/h 65) B 66) C 67) A 68) A 69) B A lâmpada registra a sombra do movimento, ou seja, movimento em um direção, que se repete continuamente, logo, Movimento Harmonico Simples a) Incorreta A frequência reduziria a metade b) Incorreta A força é máxima nos pontos extremos, pois a elongação é máxima c) Correta No centro do sistema, toda energia potencial elástica é convertida em energia cinética d) Incorreta O período depende da massa do corpo e) Incorreta A alternativa C é correta A aceleração de um MHS é máxima nos pontos de inversão do movimento, devido à máxima elongação da mola, ou seja, a máxima Força Resultante (Força Elástica) A velocidade no ponto de equilíbrio é máxima, já a aceleração é nula ª Dica: No equilibrio, energia potencial elástica nula, aceleração nula e velocidade máxima ª Dica: Na elongação máxima, energia potencial elástica máxima, aceleração máxima e velocidade nula 0 Física D

11 70) C 7) E ª Dica: Nos pontos extremos, aceleração nula e velocidade máxima ª Dica: No centro do sistema, aceleração máxima e velocidade nula Logo, sua velocidade é máxima quando a aceleração é nula O movimento harmônico simples possui variação de velocidade e aceleração de acordo com a elongação da mola, entre o ponto central do sistema e as extremidades 75) C O MHS da questão é descrito pela seguinte função: x = 5 cos (π t/ + 3 π/), equação de posição do MHS é dada por: x = A cos (ω t + φ), relacionando as equações temos que: a) Incorreta A = 5 m b) Incorreta ω = π/ rad/s c) Correta Se ω = π f, temos que, π/ = π f, logo: f = 0,5 Hz d) Incorreta T =, logo: T = = 4 s e) Incorreta A fase inicial vale φ 0 = radianos 7) A V = 0 a V 0 V = máx V a +A V = 0 76) A = m A amplitude a onda é o deslocamento entre o ponto central e o ponto de máxima elongação, logo: A = m 73) D 74) 5 0 Falsa 0 Verdadeira 04 Verdadeira x máxima = A 08 Falsa A aceleração é variável 6 Verdadeira O período no MHS é tempo que a partícula leva para sair do ponto inicial até o ponto final, que nesse caso, coincidem Sendo T = s e f = f =, temos que f = 0,5 Hz T A amplitude a onda é o deslocamento entre o ponto central e o ponto de máxima elongação, nesse cada distância P A ou P B, logo, A = m x = 0 cos (00πt + π/3) x = A cos (ωt + ϕ 0 ) Amplitude (A) = 0 cm ω = 00π rad/s π f = 00 π f = 50 Hz A velocidade angular é dada pela relação; ω = π/t ω = π/4 ω = 0,5π rad/s A partícula encontra-se inicialmente na origem x = 0 e depois avança para x = -cm, logo, a fase incial vale φ o = π/ rad 77) a) O período da peça é tempo para uma oscilação completa Logo T = 4 s Sendo T = 4 s e f = f =, temos que: T 4 f = 0,5 Hz b) A velocidade é nula quando a peça está na(s) posição(ões) de inversão do movimento, ou seja, x = A = cm ou cm Então, a velocidade é nula nos instantes: t =, t = 3 s e t = 5 s c) A aceleração é máxima quando a peça está na(s) posição(ões) de inversão do movimento, ou seja, x = A = cm ou cm Então, a aceleração é máxima nos instantes t =, t = 3 s e t = 5 s f A = 50 0 = 5 Física D

12 78) E º) De acordo com a figura, concluimos que o período é o tempo para uma oscilação completa, logo, T = 4 s º) Como frequência angular é dada por: 3º) Como o gráfico indica que o movimento tem inicio em x = 0, concluimos e depois avança para A = 0, m, temos que a fase inicial vale ϕ = 3π/ rad e Amplitude vale A = 0, m Então a função horária da posição dessa partícula com os dados no SI, é: 79) 06 R = π cm ω = 4π rad/s 0 Falsa Amplitude = π cm 0 Verdadeira ω = π T 4 π π = T T = 0,5 s 04 Verdadeira v = ω A sen (ωt + ϕ 0 ) v = 4π π sen (4πt + 0) v = 4π sen(4πt) 08 Falsa a = ω A sen (ωt + ϕ 0 ) a máx = ω A a máx = (4π) π a máx = 496 cm/s 6 Falsa Física D