Faculdade Presidente Antônio Carlos de Ipatinga
TRABALHO DE FÍSICA (2012-2)
DISCIPLINA: FÍSICA II
PROF. SANDRO FARIAS
CURSOS: Engenharia Civil, Engenharia Ambiental, e Engenharia de Produção.
CONTEÚDO: HIDROSTÁTICA e HIDRODINÂMICA
1. Temos dois tubos cilíndricos A e B de diâmetro D e D/4, respectivamente. Os cilindros
formam um sistema de macaco hidráulico e os êmbolos são móveis. Considerando o
sistema em equilíbrio e desprezando o peso dos êmbolos, ache a razão entre as
intensidades das forças FA/FB.
2. Submerso em um lago, um mergulhador constata que a pressão absoluta no medidor que
se encontra no seu pulso corresponde a 1,6 . 105 N/m2. Um barômetro indica ser a pressão
atmosférica local 1 . 105 N/m2. Considere a massa específica da água sendo 103 kg/m3 e a
aceleração da gravidade, 10 m/s2. Em relação à superfície, o mergulhador encontra-se a
que profundidade:
3. Um cubo de madeira flutua na água com 31
de seu volume imerso. Quando vale a razão
entre as densidades da água e da madeira md
da :
4. Calcule a densidade da solução obtida pela mistura de 1 l de água com 0,5 l de outro
líquido, sabendo que a densidade da água é de 1 g/cm3 e a do outro líquido, de 0,8 g/cm3.
5. Uma pedra pesa 5,0 N e quando mergulhada em água aparenta ter peso de 3,6 N, devido
ao empuxo que recebe. Quanto vale o empuxo sobre a pedra:
6. Um objeto de massa específica do flutua em um líquido de massa específica d1. Somente
a metade do volume do corpo está submersa no líquido. Quanto vale a razão 1d
do :
7. Três líquidos não miscíveis estão em uma proveta, conforme a figura ao lado. A pressão
hidrostática P no interior dos líquidos pode ser representada, em função da altura h,
pelo gráfico (Po = pressão atmosférica):
8. As esferas maciças A e B, que têm o mesmo volume e foram coladas, estão em equilíbrio,
imersas na água. Quando a cola que as une se desfaz, a esfera A sobe e passa a flutuar, com
metade de seu volume fora da água.
a) Qual a densidade da esfera A?
b) Qual a densidade da esfera B?
9. Uma esfera homogênea flutua em água com um hemisfério submerso e em óleo, com 4
3 de
seu volume submersos. A razão entre as massas específicas da água e do óleo é:
10. Um corpo está completamente submerso em um líquido num recipiente. Sabe-se que a
força do corpo sobre o fundo do recipiente é igual a três vezes o valor do empuxo exercido
pelo líquido sobre o corpo. A razão entre a massa específica do líquido e a massa específica
do corpo é:
11. Um tubo em U, de secção constante, contém dois líquidos imiscíveis L1 e L2, de densidade
1,0 g/cm3 e 0,80 g/cm3, respectivamente. A situação de equilíbrio é mostrada na figura 1.
Coloca-se no ramo do líquido L1 um terceiro líquido L3, que não se mistura com os
anteriores e cuja densidade é 0,60 g/cm3. O líquido L3 ocupa no tubo uma altura de 10 cm
(figura 2). O desnível entre as superfícies livres nos dois ramos, após o equilíbrio, vale, em cm:
12. Considere o Princípio de Arquimedes aplicado às situações descritas e responda:
a) Um submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar.
O módulo do empuxo, exercido pela água no submarino é igual, maior ou menor que o
peso do submarino?
b) Quando o submarino passa a flutuar, em repouso, na superfície do mar, o novo valor do
empuxo, exercido pela água no submarino, será menor que o valor da situação anterior
(completamente submerso). Explique por quê.
13. Um bloco de madeira, de peso 4.000 N e dimensões indicadas na figura, é colocado para
flutuar em água de densidade 1,0 g/cm3 . No equilíbrio, qual a altura h do bloco imerso na
água?
14. Um cilindro metálico com 4,0 kg de massa é suspenso por uma mola, ocorrendo o
equilíbrio quando esta se alonga 8,0 cm, como ilustra a figura I. O cilindro agora é
mergulhado em um recipiente com água, ocorrendo uma nova situação de equilíbrio, como
ilustra a figura II.
Dados:
massa específica da água ρ(H2O) = 1,0 kg / litro
aceleração da gravidade g = 10 m/s2
massa específica do material do cilindro ρ (cilindro) = 8,0 kg/litro
a) Represente, na figura III, todas as forças que agem sobre o cilindro e escreva o nome do
agente causador de cada uma delas.
b) Calcule a distensão da mola nessa nova situação de equilíbrio, mostrada na figura II.
15. A razão entre a massa e o volume de uma substância, ou seja, a sua massa específica,
depende da temperatura. A seguir, são apresentadas as curvas aproximadas da massa
em função do volume para o álcool e para o ferro, ambos à temperatura de 0°C.
Considere ρf a massa específica do ferro e ρA a massa específica do álcool. De acordo com o
gráfico, a razão ρf/ρA é igual a:
16. A janela retangular de um avião, cuja cabine é pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m.
Quando o avião está voando a uma certa altitude, a pressão em seu interior é de,
aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a pressão ambiente fora do avião é de 0,60 atm.
Nessas condições, a janela está sujeita a uma força, dirigida de dentro para fora, de qual
intensidade? dados:1 atm = 105 Pa = 105 N/m2.
17. Um sistema hidráulico, constituído por dois vasos cilíndricos, comunicantes, de diâmetros
D1 e D2 sendo D1 >D2 é representado na figura a seguir. Sendo g a aceleração da
gravidade, quanto vale a massa que ficará em repouso sobre o pistão de diâmetro D1,
quando aplicamos uma força de módulo F ao pistão de diâmetro D2:
18. A figura representa uma prensa hidráulica.
Determine o módulo da força F aplicada no êmbolo A, para que o sistema esteja em
equilíbrio.
19. Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completa-mente, utilizando um conduto de área de seção transversal 25 cm2, são necessárias 8 h. a) Qual é a vazão de água através do conduto? b) Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? c) Com que velocidade sobe o nível de água da piscina? 20. As superfícies Sl e S2 do tubo indicado na figura possuem, respectivamente, áreas AI e A2, tais que A2 = 3 A1. Um gás flui pelo tubo, atravessando as seções Sl e S2 com velocidades vl e v2, respectivamente. Determine a relação v1/v2. 21. Um líquido de densidade d = 1,2 • IO3 kg/m3 flui pelo tubo indicado na figura, passando pelo ponto 1 com velocidade vl = 5,0 m/s e pelo ponto 2 com velocidade v2 = 2,0 m/s. A pressão estática no ponto 1 é p1 = 2,4 • IO3 Pa.
Determine: a) a razão entre as áreas das seções transversais Sl e S2; b) a pressão estática no ponto 2. 22. Pretende-se medir a velocidade vl de um líquido que escoa por uma canalização. Para isso, insere-se na canalização um tubo de Venturi, conforme a figura (h: desnível do líquido existente nos tubos verticais; g: aceleração da gravidade; Al e A2: áreas das seções transversais S1 e S2).
Prove que
1
22
2
1
1
−
=
A
A
ghv
23. Um tubo de Pitot é inserido numa canalização, por onde escoa um líquido de densidade d= 1,6 • IO3 kg/m3.0 líquido manométrico é o mercúrio, de densidade dM = 13,6 • IO3 kg/m3. O desnível h é de 20 cm.
Considerando g = 10 m/s2, determine: a) a diferença de pressão estática entre os pontos 2 e 1; b) a velocidade de escoamento do líquido. 24. Considere duas regiões distintas do leito de um rio: uma larga A com área de seção transversal de 200 m2, e outra estreita B, com 40 m2 de área de seção transversal. A velocidade do rio na região A tem módulo igual a 1,0 m/s. De acordo com a equação da continuidade aplicada ao fluxo de água, calcule a velocidade do rio na região B. 25. Um líquido, suposto incompressível, escoa através de uma mangueira cilíndrica de raio r enche um recipiente de volume V um intervalo de tempo t. Calcule a velocidade de escoamento do líquido, suposta constante. 26. Através de uma tubulação horizontal de seção reta variável, escoa água, cuja densidade é 1,0 • IO3 kg/m3. Numa seção da tubulação, a pressão estática e o módulo da velocidade valem, respectivamente, 1,5 • IO5 N/m2 e 2,0 m/s. Qual é o valor da pressão estática em outra seção da tubulação, onde o módulo da velocidade vale 8,0 m/s, em N/m2.
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