Exercício 3 Fenomenos físicos

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Aluno: FRANCISCA BRUNNA PEREIRA BRAZ Matr.: 202204346397 
Disc.: FENÔMENOS FÍSICOS 2023.4 EAD (G) / EX 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
 
Você fará agora seu EXERCÍCIO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá 
ponto para sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha. 
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da 
mesma. Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV 
e AVS. 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO À FÍSICA DOS FLUIDOS 
 
 
 
 
1. 
 
 
(ITA - 2003) Durante uma tempestade, Maria fecha as janelas de seu apartamento e ouve o 
zumbido do vento lá fora. Subitamente, o vidro de uma janela se quebra. Considerando que o vento 
tenha soprado tangencialmente à janela, o acidente pode ser mais bem explicado pelo: 
 Princípio de Pascal. 
 
 
 Princípio de Bernoulli. 
 Princípio de Arquimedes. 
 Princípio de Gauss. 
 
 Princípio da continuidade. 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:23 
 
Explicação: 
A opção correta é: Princípio de Bernoulli. 
Neste cenário, a janela de Maria se quebrou devido às diferenças de pressão causadas 
pelo vento. Quando o vento sopra tangencialmente à janela, a velocidade do ar na 
superfície externa do vidro é maior que no lado interno. De acordo com o Princípio de 
Bernoulli, quando a velocidade de um fluido (neste caso, o ar) aumenta, a pressão exercida 
por esse fluido diminui. 
Portanto, com o vento soprando do lado de fora da janela, a pressão externa diminui. Isso 
cria uma diferença de pressão entre o interior e o exterior da janela. Se essa diferença de 
pressão for suficientemente grande, pode superar a resistência do vidro, causando sua 
quebra. 
Assim, o acidente pode ser mais bem explicado pelo: Princípio de Bernoulli. 
 
 
 
 
 
2. 
 
 
Um fluxo de água atravessa um tubo cilíndrico de diâmetro igual a 20 cm, a uma velocidade de 2 
m/s. A partir de determinado ponto, há um estreitamento no tubo, e este passa a ter um diâmetro 
igual a 10 cm. 
Dessa forma, a vazão de água no tubo, em litros por segundo, e a velocidade da água, em metros 
por segundo, na segunda parte do tubo, são, respectivamente: 
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 20 ; 8 
 
 20π� ; 16 
 200 ; 16 
 40 π� ; 4 
 
 20π� ; 8 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:26 
 
Explicação: 
A opção correta é: 20π� ; 8 
Para resolver essa questão, vamos usar a equação de continuidade para fluxos 
incompressíveis, que diz que o produto da área transversal A pelo vetor velocidade V 
(representando a vazão) é constante ao longo do tubo: 
A1V1 = A1V2 
Onde: 
A1 é a área da seção transversal do tubo antes do estreitamento. 
V1 é a velocidade da água antes do estreitamento. 
A2 é a área da seção transversal do tubo após o estreitamento. 
V2 é a velocidade da água após o estreitamento. 
Cálculo da área antes do estreitamento (A1) 
A1 =π(D1/2)2 = π(0,2/2)2 = π(0,1)2 = 0,01π m² 
Cálculo da vazão antes do estreitamento (Q1): 
 Q1 = A1V1 = 0,01π×2 = 0,02π m³/s 
Convertendo para litros (1 m³ = 1.000 litros): 
Q1 = 0,02π×1000 = 20π litros/s 
Cálculo da área após o estreitamento (A2): 
A2 =π(D2/2)2 = π(0,1/2)2 = π(0,05)2 = 0,0025π m² 
Usando a equação de continuidade para calcular V2: 
A1V1 = A1V2 
0,01π × 2 = 0,0025π × V2 
0,02π = 0,0025πV2 
V2 = 8 m/s 
Portanto, a resposta correta é: 20π; 8. 
 
 
 
 
 
3. 
 
 
Em procedimentos médicos, é muito comum injetar soro na 
veia dos pacientes. Para que o soro possa fluir para dentro da 
veia do paciente, os enfermeiros colocam a bolsa de soro em 
uma posição acima de onde se encontra a veia onde foi 
inserida a agulha. Esse procedimento é correto, pois está de 
acordo com o princípio de: 
 
 Stevin 
 Arquimedes 
 
 Bernoulli 
 Torricelli 
 Pascal 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:29 
 
Explicação: 
A opção correta é: Stevin 
A razão pela qual os enfermeiros colocam a bolsa de soro em uma posição acima da veia 
do paciente é para que a diferença de pressão causada pela coluna de líquido (soro) 
permita que ele flua para dentro da veia do paciente. 
Este conceito é baseado no princípio de Stevin, que se refere à pressão exercida por um 
fluido em repouso devido à gravidade. A pressão em um ponto no fluido é diretamente 
proporcional à profundidade desse ponto no fluido, à densidade do fluido e à aceleração da 
gravidade. Em outras palavras, o soro na bolsa possui energia potencial devido à sua 
altura, e essa energia é convertida em pressão à medida que o soro desce, permitindo que 
ele flua para a veia do paciente. 
Portanto, a resposta correta é o princípio de Stevin. 
 
 
 
 
 
4. 
 
 
O princípio de Bernoulli descreve o comportamento de um 
fluido em movimento e afirma que em um fluxo constante, a 
soma da energia cinética, da energia potencial gravitacional e 
da energia potencial de pressão em qualquer ponto é 
constante, desde que a viscosidade do fluido seja desprezada. 
Analise as afirmativas a seguir com relação ao fenômeno que 
está relacionado com o princípio de Bernoulli: 
I. Aproximação lateral de moto e caminhão no momento 
da ultrapassagem. 
II. Flutuação de um imenso transatlântico no oceano. 
III. Movimento da cortina em um quarto devido à abertura 
ou fechamento da porta. 
IV. "Levitação" de uma bola de tênis de mesa devido a 
um secador de cabelo ligado abaixo dela. 
É correto o que se afirma em: 
 Apenas II, III e IV. 
 
 Apenas I, III, IV. 
 Apenas III, IV 
 Apenas I, II e III. 
 I, II, III e IV. 
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Data Resp.: 16/03/2024 15:55:31 
 
Explicação: 
A opção correta é: Apenas I, III, IV. 
I - Está relacionado com o princípio de Bernoulli. Quando um veículo de maior tamanho 
(como um caminhão) move-se rapidamente, ele empurra o ar à sua frente e cria uma região 
de baixa pressão atrás dele. Uma moto se aproximando lateralmente pode ser puxada para 
essa região de baixa pressão, criando uma sensação de "sucção". 
II - Não está relacionado com o princípio de Bernoulli. A flutuação é explicada pelo princípio 
de Arquimedes, que afirma que um corpo imerso em um fluido sofre um empuxo vertical 
para cima igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. 
III - Está relacionado com o princípio de Bernoulli. Ao abrir ou fechar rapidamente a porta, 
você está alterando a pressão do ar em uma área, fazendo com que o ar se mova e, 
consequentemente, movimentando a cortina. 
IV - Está relacionado com o princípio de Bernoulli. O fluxo rápido do ar do secador de 
cabelo cria uma região de baixa pressão acima da bola, permitindo que a pressão 
atmosférica a mantenha flutuando no fluxo de ar. 
 
 
 
 
 
5. 
 
 
Os princípios da Hidrodinâmica tratam do movimento de fluidos 
e as forças atuantes sobre eles. Analise as situações a seguir 
no que diz respeito a sua direta relação aos princípios da 
Hidrodinâmica: 
I. O aumento na temperatura de ebulição de líquidos 
devido a um aumento de pressão. 
II. A força de sustentação que existe em um avião 
durante o voo. 
III. A maior velocidade de um fluido quando se reduz a 
seção reta do meio em que escoa. 
IV. A flutuação de uma bola leve devido a um vento 
constante de baixo para cima. 
V. Os jatos de água de diferentes velocidades devido a 
furos em recipientes cheios de água. 
É correto o que se afirma em: 
 
 Apenas I, II e III. 
 
 Apenas II, III, IV e V. 
 Apenas II, III e IV. 
 I, II, III, IV e V. 
 Apenas III, IV. 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:33 
 
Explicação: 
A opção correta é: Apenas II, III, IV e V. 
 
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I - Isso se refere ao ponto de ebulição de um líquido em relação à pressão. Essa situação é 
mais uma característica da termodinâmica. 
II - Está relacionada à aerodinâmica, um subcampo da hidrodinâmica(já que o ar é um 
fluido), e refere-se ao princípio de Bernoulli. 
III - Este é o princípio de conservação da massa para fluidos incompressíveis e está 
diretamente relacionado à hidrodinâmica. 
IV - Está relacionado à dinâmica de fluidos, mas é mais um efeito da força de sustentação 
em um objeto imerso em um fluido em movimento. 
V - Está relacionado ao princípio de Torricelli e está diretamente ligado à hidrodinâmica. 
 
 
 
 
 
6. 
 
 
Um recipiente cilíndrico contendo determinado líquido é encerrado por um êmbolo móvel, conforme 
mostra a figura a seguir: 
 
 
Sem aplicar força alguma no êmbolo, a diferença de pressão entre os pontos A e B, distantes h = 
10 cm, é de 3,0 x 105 Pa. A partir de determinado instante, uma força constante de 50 N é aplicada 
ao êmbolo, cuja seção reta é de 10 cm². 
Dado: g = 10 m/s². 
Sabendo que a densidade do líquido é de 2,0 x 103 kg/m³, a diferença de pressão entre A e B a 
partir desse momento será igual a: 
 4,5 x 105 Pa 
 
 3,0 x 105 Pa 
 
 4,0 x 105 Pa 
 3,5 x 105 Pa 
 5,0 x 105 Pa 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:36 
 
Explicação: 
A opção correta é: 3,0 x 105 Pa 
A diferença de pressão entre A e B devido à coluna de líquido é ΔP1. Com a aplicação da 
força, a pressão em A e B aumentará igualmente por ΔP2, e assim, a diferença de pressão 
causada pela coluna de líquido entre A e B não muda. 
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7. 
 
 
(UFJF - 2011) Um edifício de 5 andares, em que cada andar tem 3 m de altura, foi construído ao 
lado de um rio. A água utilizada pelo condomínio é bombeada do rio para um reservatório que se 
encontra no topo do edifício, como mostra a figura a seguir: 
 
Dados: 
- Densidade da água = 1,0 g/cm³; 
- Aceleração da gravidade = 10 m/s². 
Determine a pressão mínima para a bomba dágua elevar a água do rio para o reservatório, 
considerando que o nível do reservatório esteja sempre a uma altura de h = 3 m acima do topo do 
edifício: 
 2,8 atm 
 3,7 atm 
 3,2 atm 
 
 1,8 atm 
 1,4 atm 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:39 
 
Explicação: 
A opção correta é: 1,8 atm 
h = 3m 
H = 6 x 3 = 18 m 
Como 10 metros de coluna de água é igual a 1atm. Logo: 
18m e coluna de água = 1,8 atm 
 
 
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8. 
 
 
Um grande tanque aberto em sua parte superior, apoiado sobre uma superfície plana, possui uma 
abertura quadrada de lado 10 cm, por onde jatos de água são expelidos. Essa abertura se encontra 
a uma distância vertical do nível de água igual a 5,0 metros, conforme mostra a figura: 
 
 
Dados: 
- Densidade da água = 1000 kg/m3; 
- Aceleração da gravidade = 10 m/s2. 
Considerando que, por ser muito grande o tanque, o nível de água não diminui significativamente 
por certo tempo, o volume que sai da abertura, por minuto, é dado por: 
 
 2 m³/min 
 
 6 m³/min 
 12 m³/min 
 
 8 m³/min 
 3 m³/min 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:41 
 
Explicação: 
A opção correta é: 6 m³/min 
Para resolver esse problema, vamos usar o Princípio de Torricelli, que se refere à 
velocidade de um líquido que flui de um orifício em um recipiente. 
A fórmula para calcular a velocidade de um líquido que sai de um recipiente sob a influência 
da gravidade é: 
v=√2gh=√2⋅10⋅5 =√100=10m/s�=2�ℎ=2⋅10⋅5=100=10�/� 
Esta é a velocidade da água que sai da abertura. 
Determinar a área da abertura: 
A=l2=0,12=0,01m2�=�2=0,12=0,01�2 
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O volume de água V que sai por minuto, onde t=60s, é: 
V=v⋅A⋅t=10⋅0,01⋅60=6m3/min�=�⋅�⋅�=10⋅0,01⋅60=6�3/��� 
Portanto, o volume de água que sai da abertura por minuto é: 6 m3/min. 
 
 
 
 
 
9. 
 
 
(UFMG - 2000) A figura I mostra uma caixa de aço, cúbica e oca, 
formada por duas metades. A aresta do cubo mede 0,30 m. 
Essas duas metades são unidas, e o ar do interior da caixa é 
retirado até que a pressão interna seja de 0,10 atm. Isso feito, 
duas pessoas puxam cada uma das metades da caixa, tentando 
separá-las, como mostra a figura 
 
A pressão atmosférica é de 1,0 atm (1 atm = 1,0 · 105 N/m²). 
Considerando as informações dadas, a força necessária que cada 
pessoa precisa fazer para separar as duas metades dessa caixa 
é de: 
 
 
 
 81 N 
 810 N 
 
 8100 N 
 270 N 
 900 N 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:44 
 
Explicação: 
A opção correta é: 8100N 
A diferença de pressão entre o interior e o exterior da caixa é: 
△P=Pexterna−Pinterna=1,0atm−0,1atm=0,9atm×1,0×105N/m2=9,0×104N/m2△�=������
��−��������=1,0���−0,1���=0,9���×1,0×105�/�2=9,0×104�/�2 
A área de uma das faces do cubo é: 
A=l2=(0,3)2=0,09m2�=�2=(0,3)2=0,09�2 
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A força F que atua em cada face da caixa, devido à diferença de pressão, é: 
f=△P×A=(9,0×104N/m2)(0,09m2)=8100N�=△�×�=(9,0×104�/�2)(0,09�2)=8100� 
 
 
 
 
 
 
10. 
 
 
(UERJ - 2000) As figuras a seguir mostram três etapas da retirada de 
um bloco de granito P do fundo de uma piscina: 
 
Considerando que F1, F2 e F3 são os valores das forças que mantêm o 
bloco em equilíbrio, a relação entre elas é expressa por: 
 
 F1 < F2 < F3 
 
 F1 < F2 = F3 
 F1 = F2 = F3 
 F1 > F2 > F3 
 F1 > F2 = F3 
Data Resp.: 16/03/2024 15:55:47 
 
Explicação: 
A opção correta é: F1 < F2 < F3 
F3 = Peso do granito 
F2 = Peso do granito - Empuxo 
F1 = Pressão da´água sobre o bloco. 
 
 
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