LISTA-Mecânica dos fluidos-STED FISICA 2 FÍSICA 3E

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Lista de Exercícios - Mecânica dos fluidos – Física IIIE (IEF030) 
 
1. Um bloco de madeira, cujo volume é de 500 cm3, tem massa igual a 300 g. 
(a) Qual é a densidade dessa madeira em g/cm3 e em kg/m3? 
(b) Uma tora dessa madeira tem 2,5 m3 de volume. Qual é a sua massa? 
 
2. Duas esferas uniformes, uma de chumbo e outra de alumínio possuem a mesma massa. 
Qual é a razão entre o raio da esfera de alumínio e o raio da esfera de chumbo. 
 
3. Um tijolo, com dimensões 5 cm X 10 cm X 20 cm e massa de 200 g, está apoiado sobre uma 
superfície horizontal. Determine em que posição ele exercerá máxima pressão sobre a 
superfície. Adote g=10 m/s2 e anote que o tijolo possui três faces sobre os quais ele pode 
ser apoiado 
 
4. Três líquidos imiscíveis são despejados dentro de um recipiente 
cilíndrico. Os volumes e as massas específicas dos líquidos são 0,4 L e 
0,80 g/cm3 (Líquido 1); 0,25 L e 1,0 g/cm3 (Líquido 2); 0,5 L e 2,6 
g/cm3 (Líquido 3). Qual a força que estes líquidos exercem sobre o 
fundo do recipiente? Um litro = 1 L = 1000 cm3 = 1 dm3. (Ignore a 
contribuição devido à atmosfera). 
 
5. Considere três líquidos A, B e C com densidades μA, μB e μc, 
respectivamente, no interior de um tubo em U conforme ilustrado 
na figura. Usando a lei de Stevin, mostre que a razão entre alturas 
H e h é: 
𝐻
ℎ 
= 
𝜇𝐴 − 𝜇𝐵
𝜇𝐴 − 𝜇𝐴
. 
 
6. Considere um manômetro de tubo aberto conforme 
ilustrado na figura ao lado. O líquido neste manômetro 
é mercúrio, as alturas y1=3,0 cm e y2=7,0 cm. A 
pressão atmosférica é igual a 980 millibar. 
a) Qual é a pressão absoluta no fundo do tubo em 
U? 
b) Qual é a pressão absoluta no tubo aberto a 
uma profundidade de 4,0 cm abaixo de 
superfície livre? 
c) Qual é a pressão absoluta do gás no tanque? 
d) Qual é a pressão manométrica do gás em 
pascals? 
 
 
1 
2 
3 
 
7. Qual seria a altura da coluna líquida, na experiência de Torricelli, se ela fosse realizada 
com gasolina em vez de mercúrio (Hg), ao nível de mar? A densidade de Hg é 13,6 g/cm3 
e da gasolina é 0,70 g/cm3. 
8. No elevador hidráulico mostrando na figura ao lado, qual deve 
ser a razão entre o diâmetro do braço do recipiente sob o carro 
e o diâmetro do braço do recipiente onde a força á aplicada 
para que um carro de 1250 kg possa ser erguido com uma força 
de apenas 125 N? Considere g=10 m/s2 e despreze os atritos. 
 
9. Uma lata tem volume de 1200cm3 e massa de 130g . Quantos gramas de balas de chumbo 
ela poderia carregar sem que afundasse na água? A densidade do chumbo é 11,4g/cm3 . 
Densidade de água, água = 1,0 g/cm3. 
 
10. Um bloco de gelo flutua sobre um lago de água doce. Qual deve ser o volume mínimo do 
bloco para que uma mulher de 45,0 kg possa ficar em pé sobre o bloco sem molhar os pés. 
 
11. Um cilindro circular reto, de altura 30 cm e área de base A= 10 cm2 flutua em água, em 
posição vertical, com 2/3 de sua altura imerso. Aplica-se uma força vertical F na base 
superior, passando o cilindro a ter 5/6 de sua altura imerso. Determine a densidade do 
cilindro e a intensidade da força F. (Considere g=10 m/s2) 
 
12. Uma amostra de minério pesa 17,50 N no ar. Quando a amostra é suspensa por uma corda 
leve e totalmente imersa na água, a tensão na corda é igual a 11, 20 N. Calcule o volume 
total e densidade da amostra. 
 
13. Um bloco de madeira cúbico com aresta de 10,0 cm 
esta flutuando sobre uma interface entre uma camada 
de água e uma camada de óleo com sua base situada 
1,5 cm abaixo da superfície livre do óleo, conforme 
mostrado na figura. A densidade de óleo é igual a 790 
kg/m3. (i) Qual é a pressão manométrica na face 
superior do bloco? (ii) Qual é a pressão manométrica 
na face inferior do bloco? (iii) Quais são a massa e 
densidade do bloco? 
 
14. Um líquido flui atraves de um tubo de seção transversal constante é igual a 5,0 cm2 com 
velocidade de 40 cm/s. Determine: 
(a) A vazão do líquido ao longo do tubo. 
(b) O volume de líquido que atravessa uma seção em 10 s. 
 
15. A água se move com uma velocidade de 5 m/s através de um cano com uma área de seção 
transversal de 4 cm2. A água desce 10 m gradualmente, enquanto a área do cano aumenta 
para 8 cm2. (a) Qual e a velocidade do escoamento no nível mais baixo? (b) Se a pressão 
no nível mais alto for 1,5 × 105 Pa, qual será a pressão no nível mais baixo? 
 
 
 
 
 
 
óleo 
água 
10 cm 
10 cm 
16. As janelas de um prédio de escritórios têm dimensões de 4m por 5m. Em um dia 
tempestuoso, o ar passa pela janela do 53o andar, paralelo a janela, com uma velocidade 
de 30m/s. Calcule a força resultante aplicada na janela. A densidade do ar é 1.23 kg/m3 
 
17. Para medir a vazão de um líquido que escoa por uma canalização, utiliza-se um aparelho 
chamado tubo de Venturi que consiste essencialmente de um tubo cujas seções S1 e S2 
(S1 > S2) têm áreas das seções retas A1 e A2, conhecidas. A parte estreita do tubo 
denomina-se garganta. A diferença de pressão entre os pontos 1 e 2 é medida por meio 
do desnível h do líquido existente nos tubos verticais. O tubo de Venturi é inserido na 
canalização, conforme mostra a figura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sendo A1=10 cm2, A2=5,0 cm2, h=0,60 m, g=10 m/s2 e d=1,2 ∙ 103 kg/m3 a densidade do 
líquido, determine a vazão do líquido através da canalização. 
 
18. O tubo de Pitot (esquematizado na figura) é um instrumento de medição que mede a 
velocidade de fluidos em modelos físicos em laboratórios de hidráulica, em laboratórios 
de aerodinâmica e também na hidrologia para a medição indireta de vazões em canais e 
rios, em redes de abastecimento de água, em adutoras, em oleodutos e ainda a velocidade 
dos aviões, medindo a velocidade de 
escoamento do ar. Deve o seu nome ao 
físico e engenheiro francês Henri Pitot 
(1695-1771). O tubo de pitot atua 
como um sensor de pressão que 
possibilita o funcionamento de um 
dos mais importantes instrumentos 
de uma aeronave, o velocímetro. 
Utilizando a equação de Bernoulli, e o 
teorema de Stevin calcule a velocidade 
de escoamento do fluido, v 
considerando d=1,0 ∙ 103 kg/m3, dM = 13,6 ∙ 103 kg/m3 , h=10 cm e g=10 m/s2. Anote que 
pela construção do tubo no ponto 2, chamado de ponto de estagnação, a velocidade do 
líquido é zero. 
 
 
19. Sobre a asa de um avião de área A , o ar escoa com velocidade Vc e sob a asa deste mesmo 
avião (também de área A) , a velocidade do ar é VB . Mostre que nesta situação simplificada, 
a equação de Bernoulli prediz que a magnitude L da força de sustentação na asa será: 
)(
2
1 22
Bc VVAL −= 
 
onde  é a densidade do ar. (Dica: a diferença de energia potencial gravitacional é desprezível 
frente a outras diferenças de energia presentes) 
 
20. Considere um tanque, de grande área de seção 
transversal, cheio de água com uma altura H. Um 
orifício muito pequeno é feito na parede lateral do 
tanque a uma distância h da superfície da água 
conforme mostra a figura. 
(a) Qual é a velocidade da água que emerge do 
buraco? 
(b) Determine, em função de H e h, o alcance D 
indicado na figura.