Problemas Resolvidos de Fsica Prof. Anderson Coser Gaudio Depto. Fsica UFES

________________________________________________________________________________________________________ Resnick, Halliday, Krane - Fsica 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 17 Esttica dos Fluidos

1

RESNICK, HALLIDAY, KRANE, FSICA, 4.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 1996.

FSICA 2

CAPTULO 17 ESTTICA DOS FLUIDOS

37. Um objeto cbico cuja aresta mede L = 0,608 m e cujo peso P = 4.450 N, no vcuo, pende da

extremidade de um fio dentro de um tanque aberto cheio de um lquido de densidade = 944 kg/m3, como mostra a Fig. 25. (a) Determine a fora total para baixo, exercida pelo lquido e pela atmosfera, no topo do objeto. (b) Determine a fora total para cima, aplicada no fundo do objeto. (c) Determine a tenso no fio. (d) Calcule a fora de empuxo sobre o objeto, aplicando o princpio de Arquimedes. Que relao existe entre essas trs quantidades?

(Pg. 75)

Soluo. Considere o seguinte esquema das foras que agem sobre o corpo submerso:

(a) A fora exercida na parte superior do corpo (Fs) igual presso total nessa regio (ps) multiplicada pela rea da parte superior do corpo (A): s sF p A= A presso total na parte superior do corpo igual soma da presso atmosfrica (p0) e da presso exercida pelo lquido profundidade L/2:

0 38.376,75 N2sLF p g A = + =

38,4 kNsF

yT

P

Fi

Fs

Problemas Resolvidos de Fsica Prof. Anderson Coser Gaudio Depto. Fsica UFES

________________________________________________________________________________________________________ Resnick, Halliday, Krane - Fsica 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 17 Esttica dos Fluidos

2

(b) A presso total na parte inferior do corpo (pi) vale: i iF p A=

20 2iLF p g L L = + +

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )25 3 2 0,608 m1,01 Pa 944 kg/m 9,81 m/s 0,608 m 0,608 m2iF = 10 + +

40.458,13 NiF =

40,5 kNiF (c) A tenso no fio (T) obtida por meio da condio de equilbrio esttico do corpo, em que P o peso do corpo: 0yF = 0i sT F F P+ =

( ) ( ) ( )38.376,75 N 4.450 N 40.458,13 N 2.368,88 Ns iT F P F= + = + = 2,37 kNT (d) A fora de empuxo (E) vale:

( )( )( )33 3 2944 kg/m 9,81 m/s 0,608 m 2.081,38 NE gV gL = = = = 2,08 kNE A relao entre essas foras : i sE F F=