Av1 - Prova 1 - IFC2 - André Bessa

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
Introdução à Física Clássica 2
Professor: André Bessa
Prova de fluidos Data: 22/08/2017
Dados: ρagua = 103 kg/m3. Considere 1 atm = 105 Pa e g = 10 m/s2.
(1) Um bloco de chumbo é colocado sobre um pedaço de isopor em um aquário com água. O isopor tem
formato de paralelepípedo com base quadrada de 10 cm de aresta e tem altura de 8 cm. Sua massa
é 0,100 kg. O isopor flutua na água com o bloco em cima, como indica a figura (fora de escala).
Verifica-se que metade da altura do isopor está submersa.
(a) (0,5 ponto) Obtenha o volume total do isopor em cm3. 800 cm3.
(b) (0,5 ponto) Calcule a densidade do pedaço de isopor em g/cm3. 0,125 g/cm3.
(c) (1,0 ponto) Usando o princípio de Arquimedes, calcule a massa do bloco de chumbo em kg. 300
g.
(d) (1,0 ponto) Se, em um segundo momento, o bloco é retirado de cima do isopor (e jogado no
fundo do aquário), a que distância a face superior do isopor estará da linha d’água (interface
água-ar)? 7 cm
(e) (0,5 ponto) Sabendo que o aquário tem formato cúbico, com 20 cm de aresta e que há 6 litros de
água no aquário, calcule a altura inicial da interface água-ar (antes de retirar o bloco). 16 cm.
(f) (1,0 ponto) Após o bloco ir para o fundo do aquário, qual é a altura final da interface água-ar?
Use que a densidade do chumbo é 11, 3 g/cm3. 15,36 cm.
(2) Um bloco cúbico com aresta de 4 m flutua em um grande tanque sobre
uma interface entre uma camada de água e uma camada de óleo, com
sua face superior situada a 3 m abaixo da superfície livre do óleo, como
mostra a figura ao lado (fora de escala). A densidade do óleo é 0, 8
g/cm3.
(a) (0,5 ponto) Determine a pressão em um ponto na face superior do
bloco. 1,24 kPa.
(b) (1,0 ponto) Determine a pressão em um ponto na face inferior do
bloco. 1,62 kPa.
(c) (0,5 ponto) Faça o diagrama de corpo livre do bloco e determine
seu peso em kN. 608 kN.
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(3) A água escoa suavemente pela tubulação da figura, descendo no processo.
Ordene as quatro seções numeradas da tubulação em ordem decrescente de acordo com:
(a) (0,5 ponto) A velocidade. v1 > v2 = v3 > v4
(b) (0,5 ponto) A pressão do fluido. P4 > P3 > P2 > P1
Use os comparadores > e/ou ≥ e/ou =.
(4) A água entra em uma casa através de um tubo com diâmetro interno 3,0 cm, com pressão manométrica
igual a 2, 0×105 Pa. Um tubo com diâmetro interno de 2,0 cm conduz ao banheiro do segundo andar,
a 4,0 m de altura. Sabe-se que no tubo de entrada a velocidade é igual a 2,0 m/s. Admita que a única
torneira aberta da casa é a do banheiro. Responda:
(a) (1,0 ponto) Calcule a vazão e o tempo que leva para encher uma banheira de 300 L usando a
tubulação do banheiro? I = 1, 41 L/s. ∆t = 212, 21 s.
(b) (1,5 ponto) Qual é a pressão manométrica do fluido na tubulação do banheiro? 151875 Pa.
EXPRESSÕES E VALORES ÚTEIS
ρ = m/V P = F/A F =
∫
P dA E = ρ Vsub g P2 − P1 = ρ g h12
P +
1
2
ρv2 + ρ g h = const IV = Av
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