2° Lista Hidrostática

Prévia do material em texto

Disciplina: Física II Prof.: Anderson Freitas
2° Lista de Exercícios
1) A figura abaixo mostra a confluência de dois cursos d’água para formar um rio. Um dos cursos tem 8,2 m de largura e 3,4 m de profundidade e uma corrente d’água com velocidade de 2,3 m/s. O outro curso tem 6,8 m de largura, 3,2 m de profundidade e escoa a 2,6 m/s. A largura do rio é de 10,7 m e a velocidade da água é de 2,9 m/s. Calcule a sua profundidade.
R: h = 3,89 m
2) Uma entrada de água em uma repressa tem seção reta com área igual a 0,7 m2 (figura abaixo). A água escoa com velocidade de 0,4 m/s na entrada. A água flui através da tubulação chegando até o gerador, que está situado a 174 m abaixo da entrada de água, como mostrado na figura. A água abandona a tubulação com velocidade de 9,4 m/s. 
Calcule a diferença de pressão entre a entrada e a saída da água.
Calcule a área da tubulação na saída.
R: a) 1,66 x 106 Pa; b) 0,03 m2
3) Um sifão é um dispositivo utilizado para remover líquidos de um recipiente que não pode ser tombado. Ele funciona enchendo-se um tubo em U com o líquido e colocando-o como mostrado na figura abaixo. O líquido escoará através do recipiente, passando pelo tubo, até que seu nível atinja a abertura em A. O líquido tem densidade ρ e viscosidade desprezível.
Com que velocidade o líquido sai do tubo em C.
Qual é a maior altura possível h, a que um sifão pode fazer subir a água?
R: a) v = ; b) 10,3 m
4) As janelas de um edifico medem 4,26 m por 5,26 m. Num dia de tempestadde, o vento está soprando a 28 m/s paralelamente a uma janela do 10° andar Calcule a força resultante sobre a janela. A densidade do ar é de 1,23 Kg/m2.
R: 10,8 KN 
5) A área de cada uma das asas de um avião é de 12,5 m2. Para uma certa velocidade do avião, o ar escoa sobre a superfície superior da asa a 49,8 m/s e sob a superfície inferior a 38,2 m/s. Considerando que as sustentações relacionadas à fuselagem e a cauda do avião sejam desprezíveis, calcule a massa do avião. A densidade do ar é de 1,17 Kg/m3.
R: m = 761,7 Kg 
6) Um bloco de madeira cúbico com aresta de 10 cm flutua sobre uma interface entre uma camada de água e uma camada de óleo, com sua base situada 1,5 cm abaixo da superfície do óleo (ver figura). A densidade do óleo é igual a 790 Kg/m3.
a) Qual é a pressão manométrica na face superior do bloco?
b) Qual é a pressão manométrica na face inferior do bloco?
c) Quais são a massa e a densidade do bloco?
R: a) 116,13 Pa; b) 921,2 Pa; c) m = 0,822 Kg, ρ = 822 Kg/m3
7) A água flui de um tanque aberto como mostrado na figura abaixo. A área da seção reta no ponto 2 é igual a 0,048 m2 ; no ponto 3 ela é igual a 0,016 m2. A área do tanque é muito maior do que a área da seção reta do tubo. Supondo que a equação de Bernoulli seja aplicável, calcule:
a) a vazão volumétrica.
b) a pressão manométrica no ponto 2.
8) O tubo horizontal mostrado na figura abaixo apresenta seção reta com área igual a 40 cm2 em sua parte mais larga e 10 cm2 em sua constrição. A água flui no tubo e a vazão volumétrica é igual a 6,0 x 10-3 m3/s. Calcule:
a) A velocidade do escoamento na parte mais larga e na constrição.
b) A diferença de pressão entre essas duas partes.
c) A diferença de altura entre os dois níveis de mercúrio (ρ = 13,6 x 103 Kg/m3) existente no tubo em U.
R: a) v1 = 1,5 m/s, v2 = 6 m/s; b) 16,9 KPa; c) 12,7 cm
9) Um bloco de massa específica ρb = 800 kg/m3 flutua em um fluido de massa específica ρf = 1200 kg/m3. O bloco tem uma altura H = 6,0 cm. 
a) Qual é a altura h da parte submersa do bloco? 
b) Se o bloco é totalmente imerso e depois liberado, qual é o módulo da sua aceleração?
R: a) h = 4 cm; b) a = 4,9 m/s2
10) A figura representa um elevador hidráulico de um posto de lavagem de automóveis. Ele é acionado através de um cilindro de área 3,0 x 10-5 m2. O automóvel a ser elevado tem massa de 1000 kg e está sobre o êmbolo de área 6,0 x 10-3 m2.
a) Qual deve ser a força exercida pelo cilindro para equilibrar o automóvel?
b) Qual será o deslocamento do cilindro para elevar o automóvel 20 cm?
R: a) 49 N; b) h = 40 m
11) A figura a seguir mostra, de maneira esquemática, como funciona o freio de um automóvel. Ao pressionar o pedal (1), o óleo, que se encontra no cilindro (2), é empurrado passando-se para o cilindro (3). Este aciona o freio (4) que atua sobre a roda (5).
Sabendo que a área do cilindro 3 é duas vezes maior do que a área do cilindro 2, determine a força que atuará sobre a roda quando aplica-se uma força de 40 N sobre o pedal. 
R: 80 N
12) Explique porque não podemos remover o filtro de papel do funil soprando no interior do tubo como mostrado na figura.
13) Em uma cobrança de falta, um jogador de futebol chuta a bola fazendo com que ela entre em rotação como mostrado na figura abaixo. A bola é chutada na direção indicada pela seta 2, mas, devido a sua rotação, sofre um desvio em sua trajetória. Qual será a trajetória descrita pela bola: 1, 2 ou 3? Explique.