Fluidos

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA 
Departamento de Ciências Exatas e Naturais – DCEN 
Bacharelado em Ciência e Tecnologia – BCT 
Ondas e Termodinâmica 
Profas. Erlania Oliveira 
Mecânica dos Fluidos
A Figura abaixo mostra um objeto chamado "mergulhador cartesiano”. O mergulhador consiste em um pequeno tubo, aberto na parte inferior, com uma bolha de ar na parte superior, dentro de uma garrafa plástica de refrigerante que está parcialmente cheia com água. O mergulhador normalmente flutua, mas afunda quando o frasco é apertado com força. (a) Explique por que isso acontece, (b) Explique a física por trás do fato que um submarino pode "suavemente" afundar verticalmente simplesmente permitindo que a água entre nos tanques vazios junto à quilha. (c) Explique por que uma pessoa flutuando na água oscilará para cima e para baixo na superfície da água enquanto respira.
A mola do manômetro mostrada na Figura abaixo tem uma constante elástica de 1000 N/m, e o pistão tem um diâmetro de 2,00 cm. Qual a variação de profundidade faz com que o pistão se mova 0,500 cm, quando o monômetro é baixado em água? 
Um elevador hidráulico é constituído por um pistão pequeno de área de 3,00 cm2, e um pistão grande de área de seção transversal 200 cm2 (Figura abaixo). Que força deve ser aplicada no pistão pequeno para o elevador para elevar uma carga de 15,0 kN? 
Blaise Pascal duplicou o barômetro de Torricelli usando um vinho tinto Bordô de densidade de 984 kg/m3 (Fig.abaixo). Qual é o comprimento h da coluna de vinho para uma pressão atmosférica normal? 
Um balão é preenchido com 400 m3 de hélio. A 0 °C, O balão pode levantar uma carga de que massa? (b) E se o balão for preenchido com hidrogênio qual carga o balão pode subir?
Um cubo de madeira com arestas de 20, 0 cm e densidade de 650 kg/m3 flutua na água. (a) Qual é a distância a partir da superfície horizontal do topo do cubo até a superfície da água? (b) Qual massa deve ser posicionada sobre o cubo para que a superfície do topo se nivele com a superfície da água? 
Na figura abaixo, a água doce atrás de uma represa tem uma profundidade D= 15 m. Um cano horizontal de 4,0 cm de diâmetro atravessa a represa a uma profundidade d= 6,0 m . Uma tampa fecha a abertura do cano. (a) Determine o módulo da força de atrito entre a tampa e a parede do tubo. (b) A tampa é retirada. Qual é o volume de água que sai do cano em 3,0 h?
Em um furacão, o ar (massa específica de 1,2kg/m³) sopra sobre o telhado de uma casa a uma velocidade de 110 km/h. a. qual a diferença de pressão entre o interior e o exterior da casa que tende a arrancar o seu telhado? b. qual o módulo da força de sustentação que seria aplicada a um telhado de 93m²?
Um tanque contém água até a altura H. É feito um pequeno orifício em sua parede, à profundidade h abaixo da superfície da água (Fig. abaixo). (a) Mostre que a distância x da base da parede até onde o jato atinge o solo é dado por x = 2 [h(H − h)]1/2. (b) Poderia ser perfurado um orifício a outra profundidade, de modo que este segundo jato tivesse o mesmo alcance? Em caso afirmativo, a que profundidade? 
Quantos metros cúbicos de hélio são necessários para elevar um balão com uma carga de 400 kg a uma altura de 8000m? (Use He = 0,18 kg/m3) Assuma que o balão mantêm seu volume constante e que a densidade do ar decresce com a altitude z de acordo com a expressão onde z está em metros = 1,25 kg/m3 é a densidade do ar no nível do mar. 
Uma seringa contém um medicamento com mesma densidade que a água (Fig. abaixo). O cilindro do corpo da seringa tem uma área de seção transversa A = 2,50x10-5 m2, e a agulha tem uma área de seção transversa a = 1,00 x10-8 m2. Na ausência de uma força no êmbolo, a pressão em todos os pontos é igual a 1 atm. Uma força de magnitude 2,00 N atua no êmbolo, fazendo o medicamento esguichar horizontalmente a partir da agulha. Determine a velocidade do medicamento imediatamente após ele deixar a ponta da agulha. 
A água é forçada para fora de um extintor de incêndio devido a pressão do ar dentro do extintor, como mostrado na Figura abaixo. Qual a diferença de pressão, (entre as pressões dentro e fora do extintor) necessária para que a água seja ejetada com uma velocidade de 30 m/s quando o nível da água está 0,5m abaixo do bocal do extintor? 
Um béquer de 1,00 kg contendo 2,00 kg de água está sobre uma balança de cozinha. Um bloco de 2,00 kg de alumínio (densidade 2,70 × 103 kg /m3), suspenso de uma balança de mola, está submerso na água, como na Figura abaixo. Encontre as leituras das duas balanças.
Uma casca esférica de massa 4,00 kg e diâmetro 0,200 m é cheia com hélio (densidade: 0,180 kg / m3). É então liberada do repouso no fundo de um poço de água de 4,00 m de profundidade. (a) Desprezando os efeitos de resistência, mostre que a esfera sobe com aceleração constante e determine o valor da aceleração. (b) Quanto tempo levará para a parte superior da casca alcançar a superfície da água? 
Um tubo em forma de U aberto em ambas as extremidades, está parcialmente preenchido com água, Fig. abaixo (a). Um óleo de densidade 750 kg/m3 é então derramado na extremidade direita do tubo e forma uma coluna de altura L = 5; 00 cm, Fig. Abaixo (b). (a) Determine a diferença h entre as alturas das superfícies dos dois líquidos. (b) A extremidade direita é então blindada de qualquer movimento do ar enquanto o ar está fluindo através do topo da extremidade esquerda do tubo fazendo com que as superfícies dos dois líquidos atinjam a mesma altura, Fig. abaixo (c). Determine a velocidade do ar que está fluindo acima da extremidade esquerda do tubo. Adote a densidade do ar como 1,29 kg/m3. 
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