Lista 03 Fluidodinâmica

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Aluno(a): Matrícula: 
Disciplina: Física II Turma: Módulo I 
Prof. Dr. Cléber Dantas NÃO precisa entregar! 
 
3ª Lista de Exercícios: Fluidodinâmica 
1 - Uma piscina tem o formato de um 
paralelepípedo reto (ortoedro) cujas dimensões são 
20,0 m x 9,0 m e 2,0 m. Suponha que às 6h00 de um 
domingo ela esteja vazia e comece a ser enchida com 
o auxílio de uma mangueira que conduz água à 4,0 
m/s e possui área de seção transversal igual a 25 cm2. 
Considerando que a vazão seja mantida constante, à 
que horas a piscina estará completamente cheia? 
 
2 - A mangueira de um jardim tem diâmetro 
interno igual a dois centímetros e está ligada a um 
irrigador que consiste em um recipiente com 20 
orifícios, cada um com diâmetro de um milímetro. Se 
a velocidade da água na mangueira é de 0,9 m/s, qual 
sua velocidade ao sair dos orifícios do irrigador? 
 
3 - A água se move com velocidade de 5,0 m/s 
em um cano com seção reta de 4,0 cm2. Ao longo de 
uma descida de 10 m, a área de seção do cano 
aumenta para 8,0 cm2. (a) Qual é a velocidade da água 
depois da descida? (b) Se a pressão antes da descida 
é 1,5.105 Pa, qual é a pressão depois da descida? 
 
4 - Na figura ao lado é mostrado um esquema 
simplificado de uma 
usina hidrelétrica. 
Considere que a 
entrada da tubulação 
tenha área de seção 
transversal de 0,740 m2 
e a velocidade da água 
seja de 40,0 cm/s. Na saída, a uma distância D=180 
metros abaixo da entrada, a velocidade da água é 
9,50 m/s. (a) Calcule o diâmetro da saída da 
tubulação. (b) Qual é a diferença de pressão entre a 
saída e a entrada? 
 
5 - “Assim como aviões e carros são testados em 
túneis de vento, torpedos geralmente são testados 
com água escoando em tubos horizontais”. 
Considere um tubo circular com área de 
seção reta igual a 32,0.10-3 m2 por onde a água escoa 
a 1,89 m/s. Tal tubo, cujo área de seção é constante, 
será mantido na horizontal e utilizado para testar um 
torpedo pelo qual a água deve passar a 2,50 m/s. 
Sabendo que o torpedo é mantido alinhado com o 
eixo maior do tubo (i.e., na direção de escoamento da 
água), determine (a) o raio do torpedo e (b) a 
diferença de pressão na água entre a região livre do 
tubo e a região ao redor do torpedo. 
6 - Uma mangueira de 2,00 cm de diâmetro é 
usada para encher um balde de 20,0 litros. (a) Se ela 
leva um minuto para enchê-lo completamente, 
determine a velocidade que a água se desloca através 
da mangueira. (b) Se a mangueira tiver um bico de 
cinco milímetros de raio, encontre a velocidade com 
que a água passa pelo bico. 
 
7 - Muitos modelos de carros de corrida utilizam 
a sustentação aerodinâmica negativa (ou, downforce) 
para aumentar o atrito dos pneus com a pista e poder 
fazer as curvas mais depressa sem derrapar. Parte da 
sustentação negativa se deve ao efeito solo, que é 
uma força associada ao fluxo de ar por baixo do carro. 
Quando o carro de corrida da figura abaixo se desloca 
a 27,25 m/s, o ar é forçado a passar por cima e por 
baixo do carro (Fig. A). O ar que passa por baixo do 
carro entra por uma abertura na frente do carro, cuja 
seção reta é A0=0,0330 m2 (Fig. B) e passa pelo espaço 
entre o fundo do carro e a pista, cuja seção reta é 
A1=0,0310 m2. Para simplificar o problema, trate o 
fluxo de ar como o de um fluido ideal em um cano 
estacionário horizontal, cuja seção reta diminui de A0 
para A1 (Fig. C). Considere ainda que a densidade do 
ar seja de 1,21 kg/m3 e que, devido ao movimento 
relativo, a pressão que a atmosfera exerce sobre o 
carro seja p0=100,85 kPa. (a) Calcule a velocidade “v1” 
que o ar passa por A1, isto é, por baixo do carro. (b) 
Se, no momento em que passa por A0, o ar está à 
pressão atmosférica “p0”, qual é a pressão “p1” 
quando o ar passa por A1? (c) Considerando que as 
superfícies superior e inferior do carro possuam área 
de seção reta horizontal Ah=4,86 m2, determine o 
módulo e o sentido da força resultante vertical “𝜮Fv” 
que age sobre o carro devido à diferença de pressão 
acima e abaixo dele. 
 
 
 
 
Física II – Engenharias 
 
Prof. Dr. Cléber Dantas 
Respostas 
 
1 - 16h00 
2 - 18,0 m/s 
3 - (a) 2,5 m/s; (b) 2,6.105 Pa 
4 - (a) 19,9 cm; (b) 1,72 Mpa 
5 - (a) 49,9 mm; (b) 1,34 kPa 
6 - (a) 1,06 m/s; (b) 4,24 m/s 
7 - (a) 29,01 m/s, (b) 100,79 kPa; (c) 292 N (↓) 
Referências 
 
HALLIDAY, D., RESNICK, R. e. WALKER, J.; FUNDAMENTOS 
DE FÍSICA – Gravitação, Ondas e Termodinâmica, Vol. 2, 8ª 
ed., Ed. LTC. Rio de Janeiro, 2009. 
SERWAY, R. A. e JEWETT Jr., J. W; PRINCÍPIOS DE 
FÍSICA – Movimento Ondulatório e Termodinâmica, 
Vol. 2, 3ª ed., Ed. Cengage Learning. São Paulo, 2011.