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A aceleração normal da gravidade (ao nível do mar e a 45º d latitude é 9,80665m/s². Qual é a força necessária para manter imobilizada uma massa de 2kg neste campo gravitacional? Calcule a massa de outro corpo, localizado neste local, sabendo que é necessária ima força de 1N para que o corpo permaneça em equilíbrio. ma = 0 = Σ F = F – mg F = mg = 2 × 9.80665 = 19.613 N F = mg => m = F/g = 1 / 9.80665 = 0.102 kg Um modelo de automóvel é solto num plano inclinado. A força na direção do movimento apresenta módulo igual a um terço daquele da força gravitacional padrão (veja o prob. 2.227). Determine a aceleração no modelo sabendo que sua massa é igual a 0,45 kg. ma = Σ F = mg / 3 a = mg / 3m = g/3 = 9.80665 / 3 = 3.27 m/s2 Esta aceleração não depende da massa do modelo de carro. 2.33) Um automóvel com massa de 1200kg se desloca a 20km/h. Sabendo que ele é acelerado até 75km/h, através com uma aceleração constante e igual a 4m/s, determine a força e o tempo necessário para a ocorrência deste movimento. a = dV = ΔV => Δt = ΔV = (75 − 20) 1000= 3.82 sec dt Δt a 3600 × 5 F = ma = 1200 kg × 4 m/s2 = 4800 N 2.43) Um tanque de aço, com massa igual a 15kg, armazena 300l de gasolina que apresenta massa especifica de 800 kg/m³. Qual força necessária para acelerar este conjunto a 6m/s²? m = mtank + mgasoline = 15 kg + 0.3 m3 × 800 kg/m3 = 255 kg F = ma = 255 kg × 6 m/s2 = 1530 N cb 2.45) Um conjunto cilindro – pistão apresenta área da seção transversal igual a 0,01 m². A massa do pistão é 100kg e ele está apoiado nos esbarros mostrados na figura abaixo. Se a pressão no ambiente for igal a 100kPa, qual deve ser a mínima pressão na água para que o pistão se mova? Balanceamento de forças: F↑ = F↓ = PA = mpg + P0A P = P0 + mpg = 100 kPa + 100 × 9.80665 A 0.01 × 1000 = 100 kPa + 98.07 kPa = 198 kPa 2.60) Dois reservatórios cilíndricos e verticais estão repletos com água liquida (massa especifica igual a 1000 kg/m³). um dos reservatórios apresenta 2m de diâmetro em 10 m de altura enquanto o outro apresenta 4m de diâmetro e 2,5 m de altura. Determine as forças que atuam sobre a água nos fundos dos tanque e também as pressões nos fundos dos dois tanques. Admita qua as superfícies livres nos tanques estão expostas à atmosfera. VA = H × πD2 × (1 / 4) = 10 × π × 22 × ( 1 / 4) = 31.416 m3 VB = H × πD2 × (1 / 4) = 2.5 × π × 42 × ( 1 / 4) = 31.416 m3 F = mg = ρ V g = 1000 × 31.416 × 9.80665 = 308 086 N Ftot A = F + PoA = 308 086 + 101325 × 3.1416 = 626 408 N Ftot B = F + PoA = 308 086 + 101325 × 12.5664 = 1 581 374 N Pbot = Po + ρ H g Pbot A = 101 + (1000 × 10 × 9.80665 / 1000) = 199 kPa Pbot B = 101 + (1000 × 2.5 × 9.80665 / 1000) = 125.5 kPa Pbot = pressão no fundo 2.63) O medidor de pressão acoplado a um tanque d ar indica 75 kPa quando o mergulhar contem um g está nadando a uma profundidade de 10 m no oceano. Determine a profundidade de mergulho em que pressão indicada é nula. ΔP = P0 - Ptank = ρg H H = ( P0 - Ptank ) / ρg = [(97 - 85 ) × 1000 ] / (13550 × 9.80665) = 0.090 m = 90 mm A fifura abaixo mostra dois conjuntos cilindro – pistão conectados por uma tubulação. Os conjuntos A e B contem um gás e as áreas das seções transversais são respectivamente iguais a 75 e 25 cm², A massa do pistão do conjunto A é igual a 25kg, a pressão ambiente é 100kPa e o valor da aceleração da gravidade é o normal. Calcule, nestas condições, a massa do pistão do conjunto B de modo que nunhum dos pistões fique apoiado nas superfícies inferior dos cilindros. Equilíbrio de força dos pistões: A: mPAg + P0A= PAA A B: mPBg + P0AB = PAB m(PA).g+ P0 = m(PB).g + P0 A AA AB => mPB = mPA A/ AB = 25 × 25/75 = 8.33 kg A 2.82) Considere uma tubulação vertical para a distribuição de água num prédio alto. A pressão da água num ponto situado a 5 m abaixo do nível da rua é 600 kPa. Determine qual deve ser o aumento de pressão promovido pela bomba hidráulica acoplada a tubulação para garantir que a pressão num ponto situado a 150 m acima do nível da rua seja igual a 200 kPa. Pafter pump = Ptop + ΔP ΔP = ρgh = 997 kg/m3 × 9.807 m/s2 × (150 + 5) m = 1 515 525 Pa = 1516 kPa Pafter pump = 200 + 1516 = 1716 kPa ΔPpump = 1716 – 600 = 1116 kPa 2.84) O reservatório de água de uma cidade é pressurizado com ar a 125 kPa e está mostrado na figura abaixo. A superfície livre do liquido esta situada a 35 m do nível do solo. Admitido que a massa especifica da água é igual a 1000 kg/m³ e que o valor da aceleração da gravidade é o normal, calcule a pressão mínima necessária para o abastecimento do reservatório. ΔP = ρ L g = 1000 kg/m3 × 25 m × 9.807 m/s2 = 245 175 Pa = 245.2 kPa Pbottom = Ptop + ΔP = 125 + 245.2 = 370 kPa
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