Exercícios Aula 9

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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé
	
	
	Curso: Engenharias
	Disciplina: Física Teórica e Experimental II
	Código: CCE0848
	Turma:
 
	
	
	Data:
	Professor (a): ROBSON FLORENTINO
	Atividade
	Semestre:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	A ser preenchido pelo (a) Aluno (a)
	Nome do Aluno (a):
	Nº da matrícula: 
Lista de exercícios – Aula 01 e 02�
1. O empuxo é a força resultante que um fluido exerce sobre um corpo que nele está submerso total ou parcialmente. Possui direção vertical, sentido para cima, e está relacionado à diferença de pressão entre a região mais submersa (base) e a menos submersa (topo) do corpo. Para demonstrar que o empuxo depende das dimensões do corpo, um estudante fez a seguinte experiência: colocou no interior de um balão de festa 
 de areia, amarrou um tubo na boca do balão e o jogou num aquário cheio de água, como mostra a figura. 
Com o auxílio de uma bomba de ar começou a encher o balão. Considerando a massa do balão de 
 
 a densidade da água 
 e desconsiderando a massa do ar e da mangueira que liga o balão a bomba, julgue os itens a seguir.
I. Para que o balão possa subir até a superfície da água deve ser cheio com mais de 
 litros de ar.
II. No início da experiência (balão no fundo do aquário) temos atuando sobre o conjunto (balão+areia) apenas as forças peso e empuxo. 
III. No início da experiência (balão no fundo do aquário) a densidade do conjunto (balão+areia) é maior que a densidade da água.
IV. Se a água fosse trocada por glicerina (densidade 
 o balão poderia subir até a superfície com 
 litros de ar.
V. Se a água fosse trocada por óleo (densidade 
 o balão poderia subir até a superfície com 
 litros de ar.
Todas as afirmações corretas estão em: 
a) I - III – IV 
b) II - III – V 
c) III - IV 
d) IV - V 
 
3. Dois blocos 
 e 
 de mesmas dimensões e materiais diferentes são pendurados no teto por fios de mesmo comprimento e mergulhados em uma cuba cheia de água, conforme a figura abaixo. Cortando-se os fios, observa-se que 
 permanece na mesma posição dentro da água, enquanto 
 vai para o fundo.
Com relação a esse fato, pode-se afirmar que a densidade do bloco 
a) 
 é menor que a de 
 
b) 
 é menor que a de 
 
c) 
 é menor que a da água. 
d) 
 é menor que a da água. 
 
4. Para responder à questão, analise a situação representada na figura abaixo, na qual uma esfera de isopor encontra-se totalmente submersa em um recipiente contendo água. Um fio ideal tem uma de suas extremidades presa à esfera, e a outra está fixada no fundo do recipiente. O sistema está em equilíbrio mecânico.
Considerando que as forças que atuam na esfera sejam o peso 
 o empuxo 
 e a tensão 
 a alternativa que melhor relaciona suas intensidades é 
a) 
 		b) 
 
c) 
 		d) 
 
e) 
 e 
 
 
5. Uma barca para transportar automóveis entre as margens de um rio, quando vazia, tem volume igual a 
 e massa igual a 
 Considere que todos os automóveis transportados tenham a mesma massa de 
 e que a densidade da água seja de 
O número máximo de automóveis que podem ser simultaneamente transportados pela barca corresponde a: 
a) 
 b) 
	c) 
 	d) 
 
 
6. Uma criança brincando com uma balança de verdureiro, instrumento utilizado para a medição de massas, mergulha e tira uma caneca de porcelana de uma bacia cheia de água. Fora da água, a balança registra uma massa de 
 para a caneca e, mergulhada totalmente, uma massa de 
Com base nessas informações, qual a força de empuxo sobre a caneca quando ela está totalmente mergulhada? Considere a aceleração da gravidade igual a 
 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 e) 
 
 
7. Um estudante de física realiza um experimento para determinar a densidade de um líquido. Ele suspende um cubo de aresta igual a 
 em um dinamômetro. Faz a leitura do aparelho e registra 
 Em seguida, ele mergulha metade do cubo no líquido escolhido, realiza uma nova leitura no dinamômetro e registra 
Usando as medidas obtidas pelo estudante no experimento e considerando o módulo da aceleração da gravidade local igual a 
 o valor da densidade do líquido, em 
 encontrado pelo estudante, é igual a: 
a) 
 	b) 
 c) 
 d) 
 e) 
 
 
8. Uma expedição científica realizada no oceano Pacífico teve o propósito de coletar dados de pressão da água em função da profundidade. Foram escolhidos três locais distantes entre si, onde não havia vento e o mar era calmo. Nos três sítios, verificou-se que o módulo da aceleração gravitacional bem como a temperatura da água apresentaram os mesmos valores. Os resultados obtidos são apresentados no gráfico a seguir, onde as retas 
 e 
 são paralelas.
Com base nesses resultados, analise as afirmações a seguir.
I. A pressão atmosférica ao nível do mar em 
 é maior do que em 
II. A massa específica da água em 
 é maior do que em 
III. O módulo do empuxo experimentado por um corpo completamente submerso em 
 é maior do que em 
Está(ão) correta(s) 
a) apenas II. 	b) apenas III. 	c) apenas I e II. 
d) apenas I e III. e) I, II e III. 
 
9. Um bloco de madeira de volume 
 flutua em água, de massa volumétrica 
 com 
 de seu volume imerso. O mesmo bloco é colocado em um líquido cuja massa volumétrica é 
Nestas condições o volume submerso do bloco vale, em 
 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 
 
10. A densidade do óleo de soja usado na alimentação é de aproximadamente 
 O número de recipientes com o volume de 
 que se podem encher com 
 desse óleo é de: 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 
 
11. Para impedir que a pressão interna de uma panela de pressão ultrapasse um certo valor, em sua tampa há um dispositivo formado por um pino acoplado a um tubo cilíndrico, como esquematizado na figura abaixo. Enquanto a força resultante sobre o pino for dirigida para baixo, a panela está perfeitamente vedada. Considere o diâmetro interno do tubo cilíndrico igual a 
 e a massa do pino igual a 
 Na situação em que apenas a força gravitacional, a pressão atmosférica e a exercida pelos gases na panela atuam no pino, a pressão absoluta máxima no interior da panela é 
Note e adote: 
- 
	- 
- 
 
a) 
 b) 
 c) 
 
d) 
 e) 
 
 
12. De acordo com a figura, considerando 
 e a densidade do ar sendo uniforme ao longo da distância 
 a variação de pressão, entre as posições 
 e 
 é aproximadamente:
 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 e) 
 
 
13. A figura abaixo representa um macaco hidráulico constituído de dois pistões 
 e 
 de raios 
 e 
 respectivamente. Esse dispositivo será utilizado para elevar a uma altura de 
 em relação à posição inicial, um veículo de massa igual a 
 tonelada devido à aplicação de uma força 
 Despreze as massas dos pistões, todos os atritos e considere que o líquido seja incompressível.
Nessas condições, o fator de multiplicação de força deste macaco hidráulico e o trabalho, em joules, realizado pela força 
 aplicada sobre o pistão de menor área, ao levantar o veículo bem lentamente e com velocidade constante, são, respectivamente, 
a) 
 e 
 b) 
 e 
 
c) 
 e 
 d) 
 e 
 
 
14. A pressão atmosférica a nível do mar consegue equilibrar uma coluna de mercúrio com 
 de altura. A essa pressão denomina-se 
 que é equivalente a 
 Considerando-se que a densidade da água seja de 
 e a aceleração da gravidade g = 10 m/s2, a altura da coluna de água equivalente à pressão de 
 é aproximadamente de: 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 
 
15. Observe o aumento da profundidade de prospecção de petróleo em águas brasileiras com o passar dos anos, registrado na figura a seguir.
Considerando os dados acima, calcule, em atm, a diferença entre a pressão correspondente à profundidade de prospecção de petróleo alcançada no ano de 1977 e aquela alcançada em 2003. 
 
16. Analise a figura abaixo, que representa um recipiente com cinco ramos abertosà atmosfera, em um local onde a aceleração gravitacional é constante, e complete as lacunas do texto que segue. As linhas tracejadas, assim como o fundo do recipiente, são horizontais.
Considerando que o recipiente está em equilíbrio me​cânico e contém um fluido de massa específica cons​tante, afirma-se que a pressão exercida pelo fluido no __________ é __________ pressão exercida pelo fluido no __________. 
a) ponto 
 – menor que a – ponto 
 
b) ponto 
 – menor que a – ponto 
 
c) ponto 
 – igual à – ponto 
 
d) ponto 
 – menor que a – ponto 
 
e) ponto 
 – igual à – ponto 
 
 
17. Um bloco de massa específica 
 flutua em um fluido de massa específica 
 ficando parte de seu volume submerso. O bloco tem uma altura 
 
Qual a altura, 
 da parte submersa do bloco? 
 
18. Um bloco de madeira homogêneo tem volume de 
 e flutua na água contida em um recipiente. A densidade da madeira em relação à água é 
 O volume imerso do bloco, em centímetros cúbicos, será 
a) 
 b) 
 c) 
 d) 
 e) 
 
 
19. Um automóvel de massa igual a 942 kg é suspenso por um elevador hidráulico cujo cilindro de ascensão tem diâmetro de 20 cm.
Calcule a pressão a ser aplicada ao cilindro para manter o automóvel em equilíbrio a uma determinada altura. 
 
20. Um recipiente contém 0,0100 m3 de água e 2000 cm3 de óleo. Considerando-se a densidade da água 1,00 g/cm3 e a densidade do óleo 0,900 g/cm3, a massa, medida em quilogramas, da mistura destes líquidos é: 
a) 11,8 b) 101,8 c) 2,8 d) 28 e) 118 
 �
Gabarito: 
Resposta da questão 1:
 [A]
[II] Falsa. Como o balão está em contato com o fundo temos a força normal também.
[V] Falsa. Tendo o balão 
 ele fica com uma densidade maior que o óleo e, portanto, permanece no fundo do recipiente. 
Resposta da questão 2:
 [C]
De acordo com o teorema de Stevin, pontos de um mesmo líquido que estão na mesma horizontal suportam a mesma pressão. A recíproca é verdadeira: se os níveis estão sob mesma pressão então eles devem estar na mesma horizontal. 
Resposta da questão 3:
 [B]
O bloco A continua na mesma posição: sua densidade é igual à da água;
O bloco B vai para o fundo: sua densidade é maior que a da água.
Assim:
 
Resposta da questão 4:
 [A]
De acordo com o diagrama de corpo livre, as forças que atuam na esfera são:
Os módulos das forças Empuxo, Tração e Peso se relacionam entre si de acordo com a equação de equilíbrio:
 
Resposta da questão 5:
 [B]
O empuxo máximo (barca na iminência de afundar) deve equilibrar o peso da barca mais o peso dos N automóveis.
 
Resposta da questão 6:
 [A]
O módulo do empuxo é a diferença entre o peso medido fora da água e o peso aparente medido para a caneca totalmente mergulhada na água.
 
Resposta da questão 7:
 [D]
O empuxo é a diferença entre o peso e o peso aparente quando o corpo está totalmente ou parcialmente mergulhado, ou seja, de acordo com Arquimedes, é o peso de fluido deslocado pelo corpo.
 
Resposta da questão 8:
 [C]
[I] Correta. Ao nível do mar, h = 0 e para esse valor, o gráfico mostra 
[II] Correta. A pressão de uma coluna líquida é dada pela expressão 
 Se a reta B é mais inclinada que a reta C, A possui maior coeficiente angular (d g). Assim:
[III] Incorreta. O empuxo é dado por: 
 Se 
 (A e B tem mesma declividade), sobre um mesmo corpo o empuxo é o mesmo. 
Resposta da questão 9:
 [B]
A razão entre a densidade do corpo e a densidade do líquido resulta na porcentagem do corpo submersa pelo líquido ao ser mergulhado nele.
Assim:
 
Fazendo o mesmo raciocínio para o líquido de menor densidade:
Logo, o volume submerso neste líquido será:
 
Resposta da questão 10:
 [A]
Dados: 
Calculando o volume ocupado por 80 kg de óleo:
Como o volume de cada recipiente é 
 podem ser enchidos 
 recipientes. 
Resposta da questão 11:
 [C]
Dados: 
Na situação proposta, a força de pressão exercida pelos gases equilibra a força peso do tubo cilíndrico e a força exercida pela pressão atmosférica sobre ele. Assim:
 
Resposta da questão 12:
 [C]
Esta questão poderia ser mais esclarecida quanto à pressão de referência ao nível da água e, também, poderia fornecer mais dados, como as densidades da água e do ar.
Supondo que o nível da água está coincidindo com o nível médio do mar, podemos dizer que neste ponto a pressão é de 1 atm e sabendo-se que a cada 10 m de coluna de água temos aproximadamente 1 atm, como a altura da coluna de água é de 100 m, então a pressão no ponto B comparada ao nível da água será de 10 atm.
Já a coluna de ar vai influenciar a pressão na terceira casa decimal, portanto a coluna de ar pode ser desprezada.
Logo, 
 
Resposta da questão 13:
 [C]
Pelo princípio de Pascal, a pressão é transmitida integralmente por cada ponto do líquido, isto é, a pressão no pistão 
 é igual à pressão no pistão 
 
Usando a definição de pressão como a razão entre a força 
 e a área 
 ficamos com:
 
Fazendo a razão entre as forças e calculando as áreas dos pistões
Já o trabalho 
 realizado para erguer o automóvel é:
 
Resposta da questão 14:
 [A]
Dados: 
Aplicando o Teorema de Stevin:
 
Resposta da questão 15:
 A diferença de profundidade entre os pontos citados é:
Considerando que a cada 
 a pressão hidrostática aumenta de, aproximadamente, 
 a diferença de pressão é:
 
Resposta da questão 16:
 [A]
A pressão (p) de uma coluna líquida é dada pelo Teorema de Stevin:
 sendo d a densidade do líquido, g a intensidade do campo gravitacional local e h a profundidade. Assim:
Considerando que o recipiente está em equilíbrio me​cânico e contém um fluido de massa específica cons​tante, afirma-se que a pressão exercida pelo fluido no ponto A é menor que a pressão exercida pelo fluido no ponto D. 
Resposta da questão 17:
 Para a situação descrita, sabe-se que o corpo está flutuando, que tem altura total 
 e deseja-se encontrar a altura do bloco que está submersa.
Como o corpo encontra-se em equilíbrio, tem-se que:
 
A área da base para ambos os casos é igual, então estas se anulam na equação dada. Assim,
 
Resposta da questão 18:
 [B]
A densidade relativa de um material homogêneo, ou seja, a razão da sua densidade relacionada com a da água, nos fornece a porcentagem que o corpo terá submersa quando imerso neste solvente.
Logo, como a densidade relativa do corpo é 0,8 ele ficará com 80% da sua superfície submersa
Então: 
 
Resposta da questão 19:
 Dados: m = 942 kg; 
 g = 10 m/s2.
Se há equilíbrio, a intensidade da força normal aplicada ao cilindro tem a mesma intensidade do peso. Assim:
 
Resposta da questão 20:
 [A]
 
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