Fluidos - Física

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Lista de exerc´ıcios sobre Hidrosta´tica e
Hidrodinaˆmica
1. Um tijolo de chumbo tem 5 cm × 10 cm × 20 cm. Se a densidade do
chumbo e´ de 11, 3× 103 kg/m3, qual e´ o peso do tijolo?
2. A superf´ıcie de uma mesa tem 80 cm por 80 cm. Qual e´ a forc¸a que a
atmosfera exerce sobre ela?
3. Um carro erra uma curva e acaba afundando 8 m num lago.
(a) Se a a´rea da porta do carro for de 0,5 m2, qual a forc¸a exercida
pela a´gua contra o exterior da porta?
(b) Qual a forc¸a exercida sobre o interior da porta pelo ar contido no
carro, admitindo que o interior esteja na pressa˜o atmosfe´rica?
(c) Como deveria agir o ocupante do carro para abrir a porta?
4. A pressa˜o sobre a superf´ıcie de um lago e´ a pressa˜o atmosfe´rica.
(a) Em que profundidade a pressa˜o e´ o dobro da atmosfe´rica?
(b) Se a pressa˜o no topo de um reservato´rio de mercu´rio profundo for
a pressa˜o atmosfe´rica, a que profundidade a pressa˜o sera´ o dobro?
5. Calcule a diferenc¸a na pressa˜o sangu´ınea entre o ce´rebro e os pe´s em
uma pessoa de 1,83 m de altura. A densidade do sangue e´ de 1, 06×103
kg/m3.
6. Supondo que a densidade da a´gua do mar seja igual a 1,03 g/cm3,
determine o peso total da a´gua na parte mais alta de um submarino
nuclear a uma profundidade de 200 m se a a´rea do seu casco for de 3000
m2. Que pressa˜o da a´gua, em atmosferas, um mergulhador sentiria a
esta profundidade?
7. Em um elevador hidra´ulico, um pista˜o com uma pequena a´rea de sec¸a˜o
transversal a e´ usado para exercer uma forc¸a pequena ~f sobre um
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l´ıquido confinado. Uma tubulac¸a˜o de ligac¸a˜o conduz o l´ıquido a um
pista˜o maior com a´rea de sec¸a˜o transversal A.
(a) Qual a intensidade F da forc¸a que o pista˜o maior resistira´ sem se
mover?
(b) Se o pista˜o menor possuir um diaˆmetro de 3,80 cm e o pista˜o maior
um diaˆmetro de 53,0 cm, que intensidade da forc¸a sobre o pista˜o
menor equilibrara´ uma forc¸a de 10 kN sobre o pista˜o maior?
8. Uma crianc¸a esta´ dentro de uma piscina, brincando com treˆs objetos
fabricados com materiais diferentes, mas que possuem o mesmo peso.
Voceˆ observa que o objeto 1 fica boiando, submerso pela metade, que
o objeto 2 fica imerso totalmente parado em qualquer lugar dentro
da a´gua e que o objeto 3 submerge totalmente, indo para o fundo da
piscina. Qual e´ a relac¸a˜o entre as forc¸as de empuxo que a a´gua faz
sobre esses treˆs objetos?
9. Um bloco de material desconhecido pesa 5 N no ar e 4,55 N imerso em
a´gua. Qual e´ a densidade desse material?
10. Um bote flutuando em a´gua doce desloca um peso de a´gua igual a 35,6
kN. Qual seria o peso de a´gua que este bote deslocaria se ele estivesse
flutuando em a´gua salgada, com densidade de 1, 10× 103 kg/m3?
11. Um bloco de madeira flutua em a´gua doce com dois terc¸os de seu
volume submerso. Em o´leo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume
submerso. Encontre a densidade da madeira e do o´leo.
12. Uma mangueira de jardim com diaˆmetro interno de 1,9 cm esta´ lig-
ada a um irrigador de gramado que consiste simplesmente em uma
carcac¸a com 24 furos, cada um com 0,13 cm de diaˆmetro. Se a a´gua na
mangueira possuir uma velocidade de 0,91 m/s, a que velocidade ela
saira´ dos furos do irrigador?
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13. A´gua esta´ escoando com uma velocidade de 5,0 m/s atrave´s de uma
tubulac¸a˜o com a´rea transversal de 4,0 cm2. A a´gua desce gradativa-
mente 10 m enquanto a tubulac¸a˜o aumenta de a´rea para 8,0 cm2.
(a) Qual a velocidade no n´ıvel mais baixo?
(b) Se a pressa˜o no n´ıvel mais elevado for de 1, 5× 105 Pa, qual sera´
a pressa˜o no n´ıvel mais baixo?
14. Um tanque de a´rea grande e´ cheio com a´gua ate´ a profundidade D =
0, 30 m. Um furo com a´rea de sec¸a˜o transversal A = 6, 5 cm2 no fundo
do tanque permite que a a´gua seja drenada para fora.
(a) Qual a vaza˜o de sa´ıda da a´gua, em metros cu´bicos por segundo?
(b) A que distaˆncia, abaixo do fundo do tanque a a´rea da sec¸a˜o
transversal da corrente de a´gua seria igual a` metade da a´rea do
furo?
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