Problemas I

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Problemas de Física Térmica I
1 - Para se medir a pressão absoluta de um gás usa-se um manômetro, que
consiste de um tubo em forma de U contendo Hg (� = 13; 6�103 kg=m3). Com
base na …gura, e sendo a pressão atmosférica patm = 1; 0�105 N=m2, determine
a pressão absoluta do gás. Considere g = 10 m=s2.
Figure 1: Problema 1
2 - Um reservatório possui uma altura de aproximadamente 20 m. Qual
apressão efetiva que o chão irá sustentar quando o reservatório estiver comple-
tamente cheio? g = 10 m=s2.
3 - Um certo volume de água é colocado num tubo em U, aberto nas extrem-
idades. Num dos ramos do tubo, adiciona-se um líquido de densidade menor do
que a da água, o qual não semistura com ela. Qual das …guras abaixo melhor
representa a posição dos dois líquidos após o equilíbrio ser alcançado?
Figure 2: Problema 3
4 - Um grande reservatório contém dois líquidos, A e B, cujas densidades
relativas são, respectivamente, �A = 0; 70 e �B = 1; 5. Qual é, em N=m
2, a
pressão absoluta nos pontos (1), (2) e (3)? Adote g = 10 m=s2.
5 - Um mecânico e quilibra um automóvel, usando um elevador hidráulico. O
automóvel pesa 800 kgf e está apoiado em um pistão cuja área é de 2:000 cm2.
Determine o valor da força que o mecânico está exercendo na chave, sabendo-se
que a área do pistão no qual ele atua é de 25 cm2.
6 - É impossível para uma pessoa respirar se a diferença de pressão entre o
meio externo e o ar dentro dos pulmões for maior do que 0; 05 atm. Calcule
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Figure 3: Problema 4
Figure 4: Problema 6
aprofundidade máxima, h, dentro d’água, em cm, na qual um mergulhador pode
respirar por meio de um tubo, cuja extremidade superior é mantida fora da água.
7 - Na reprodução da experiência de Torricelli em um determinado dia,
em Curitiba,o líquido manométrico utilizado foi o mercúrio, cuja densidade é
13; 6 g=cm3, tendo-se obtido uma coluna com altura igual a 70 cm, conforme a
…gura. Se tivesse sido utilizado como líquido manométrico um óleo com densi-
dade de 0; 85 g=cm3, qual teria sido a altura da coluna de óleo?
8 - Um mergulhador que trabalhe à profundidade de 20 m em um lago sofre,
em relação à superfície, uma variação de pressão, em N/m2, devida ao líquido,
estimada em: a) 20 ; b) 2; 0� 102; c) 2; 0� 103; d) 2; 0� 104; e) 2; 0� 105.
9 - Alguns membros da tripulação tentam escapar de um submarino dani…-
cado a 100 m abaixo da superfície. Que força deve ser aplicada a uma porta de
saída de emergência de 1; 2 m por 0; 60 m, para que seja aberta para fora nesta
profundidade? Suponha que a densidade da água do oceano é 1024 kg=m3.
10 - Uma âncora de ferro de densidade 7:870 kg=m3 parece ser 200 N mais
leve na água que no ar. (a) Qual é o volume da âncora? (b) Quanto elapesa no
ar?
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Figure 5: Problema 7
11 - Uma esfera ôca de raio interno 8; 0 cm e raio externo 9; 0 cm ‡utua com
metade do seu volume submersa em um líquido de densidade 800 kg=m3. (a)
Qual é a massa da esfera? (b) Calcule a densidade do material da esfera.
12 - O tubo aberto em forma de U da …gura contém dois líquidos não mis-
cíveis, A e B, em equilíbrio. As alturas das colunas de A e B, medidas em relação
à linha de separação dos dois líquidos, valem 50 cm e 80 cm, respectivamente.
(a) Sabendo que a massa especí…ca de A é 2; 0� 103 kg=m3, determine a massa
especí…ca do líquido B. (b) Considerando g = 10 m=s2 e a pressão atmosférica
igual a 1; 0 � 105N=m2, determine a pressão absoluta no interior do tubo na
altura da linha de separação dos dois líquidos.
Figure 6: Problema 12
13 - Um óleo de densida de relativa igual a 0; 85 escoa através de um con-
duto de diâmetro � = 250 mm representado na …gura, provocando o desnível
indicado no manômetro de mercúrio (ddade relativa � = 13; 590) em U. Deter-
minar o valor desse desnível (h) sabendo que a pressão relativa no ponto A é de
0; 015 MPa.
14 - Um peso de chumbo com 0; 40 cm3 de volume e densidade de 11; 4 g=cm3
é usado para pescar. O peso é suspenso por um …o vertical cuja extremidade
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Figure 7: Problema 13
oposta à do peso está presa a uma esfera de cortiça (densidade 0; 20 g=cm3) que
está ‡utuando sobre a superf’icie de um lago. Desprezando os efeitos da linha,
do anzol e da isca, determine qual deve ser o raio da corti’ca para que ela ‡utue
com metade de seu volume submersa.
15 - Um rio de 20 m de largura e 4; 00 m de profundidade drena uma região
de 3:000 km2 de área onde a precipitação média é de 48 cm=ano. Um quarto da
água da chuva retorna para a atmosfera por evaporação, mas o restante acaba
drenando para o rio. Qual é a velocidade média da correnteza do rio?
16 - Um líquido de densidade 900 kg=m3 escoa através de um tubo horizontal
que tem uma área de seção transversal 1; 90� 10�2 m2 na região A e uma área
de seção transversal 9; 50� 10�2 m2 na região B. A diferença de pressão entre
as duas regiões é 7; 20� 103 Pa. Determine a vazão do escoamento.
17 - Água se desloca com velocidade de 5; 0 m=s através de um tubo com
área de seção transversal de 4; 0 cm2. A água desce gradualmente 10 m quando
a área de seção transversal aumenta para 8; 0 cm2. (a) Qual é a velocidade no
nível mais baixo? (b) Se a pressão no nível mais alto for 1; 5� 105 Pa, qual é a
pressão no nível mais baixo?
18 - Em um experimento, um bloco retangular com altura h é colocado
para ‡utuar em quatro líquidos separados. No primeiro líquido, água, ele ‡utua
completamente submerso. Nos líquidos A, B e C, ele ‡utua com alturas h=2,
2h=3 e h=4 acima da superfície do líquido. Quais são as densidades relativas
(em relação à da água) dos líquidos A, B e C?
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