Lista de Exercicio ITVF 2017 2 1 ao 44

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO NORTE – UNINORTE 
Laureate International Universites® 
ESCOLA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
 CURSOS: ENGENHARIA CIVIL / ENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA 
 DISCIPLINA: INTRODUÇÃO A TERMODINÂMICA VIBRAÇÕES E FLUIDOS 
 PROFESSORA: SIMARA SEIXAS DE MORAES 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
Massa específica e Pressão 
1. Uma amostra de ouro tem 38,6 g de massa e 2 cm3 de volume. Outra amostra de ferro, tem massa de 78 g e 
volume de 10 cm3. 
a) Determine as massas específicas do ouro e do ferro. 
b) Dois corpos, maciços e homogêneos, de ouro e de ferro, respectivamente iguais, têm volumes iguais. 
Qual apresenta maior massa? 
c) Dois corpos, maciços e homogêneos, de ouro e de ferro, respectivamente, têm massas iguais. Qual 
apresenta maior volume? 
 
2. (Young) Você compra uma peça retangular de metal com massa de 0,0158 kg e com dimensões 5mm x 15mm 
x 30 mm. O vendedor diz que o metal é ouro. Para verificar se é verdade você deve calcular massa específica 
(densidade) média da peça. Qual o valor obtido? Você foi enganado? 
 
3. (Young) Um sequestrador exige como resgate um cubo de platina com 40 kg. Qual é o comprimento da 
aresta? 
 
4. Uma bailarina de 49 kg apoia-se sobre a ponta de uma de suas sapatilhas, cuja área de contato com o piso é 
de 6 cm2. Calcule a pressão em pascal que a bailarina exerce sobre o piso em contato. 
 
5. A base de um monumento tem uma área de 4 m2. Se sua massa é de 6 toneladas que pressão ele exerce em 
N/m2? 
 
6. Encontre o aumento de pressão de um fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma força de 42 
N ao êmbolo da seringa, de raio 1,1 cm. 
 
7. Um indivíduo precisa atravessar um lago coberto com uma fina camada de gelo. Em que situação ele tem 
maiores probabilidades de atravessar o lago sem que o gelo se quebre, andando normalmente ou arrastando-
se deitado no gelo? Explique. 
 
Teorema de Stevin 
8. Um mergulhador que trabalhe à profundidade de 20 m num lago sofre, em relação à superfície, uma variação 
de pressão, em N/m2, devido ao líquido, estimada em quanto? Dados:  = 1000 kg/m3 e g = 9,8 m/s2. 
 
9. Um recipiente contém um líquido homogêneo, de densidade 0,8 g/cm3. Adotando g = 9,8 m/s2, calcule: 
a. A pressão efetiva a 0,6 m de profundidade; 
b. A diferença de pressão entre dois pontos que estão a profundidades de 0,7 e 0,5 m. 
 
10. Um recipiente contém um líquido homogêneo, de densidade 0,8 g/cm3. Adotando g = 9,8 m/s2, calcule a 
pressão efetiva a 8 m de profundidade e a pressão absoluta. 
 
11. Um corpo está submerso em um líquido em equilíbrio a uma profundidade de 8,0 m, à pressão uniforme e 
igual a 3.105
 
N/m2. Sendo a pressão na superfície do líquido igual a 1,0 atmosfera, qual a massa específica do 
líquido? Dados: g = 9,8 m/s2 e 1atm = 101325 Pa 
 
12. Um consumidor, desconfiado da qualidade da gasolina que comprou em um posto, resolveu testar a sua 
densidade. Em um sistema de vasos comunicantes, contendo inicialmente água, despejou certa quantidade 
da gasolina. Após o equilíbrio, o sistema adquiriu a aparência abaixo representada. Determine a densidade da 
gasolina comprada. 
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Princípio de Pascal 
13. No freio hidráulico da figura temos, A1 = 1 cm2 e A2 = 10 cm2 que são as áreas dos êmbolos. Se o motorista 
aplica uma força de 20 N ao pedal, determine a força que as lonas exercem nas rodas. 
 
14. Numa prensa hidráulica, o pistão maior tem área A1 = 200 cm2 e o menor, área A2 = 5 cm2. Se uma força de 
250 N é aplicada ao pistão menor, calcule a força F1 no pistão maior. 
 
15. Um adestrador quer saber o peso de um elefante. Utilizando uma prensa hidráulica, consegue equilibrar o 
elefante sobre um pistão de 2000 cm2
 
de área, exercendo uma força vertical F equivalente a 200 N, de cima 
para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área é igual a 25 cm2. Calcule o peso do elefante. 
 
16. Na prensa hidráulica abaixo, os diâmetros dos tubos 1 e 2 são, respectivamente, 4 cm e 20 cm. Sendo o peso 
do carro igual a 10 kN, determine a força que deve ser aplicada no tubo 1 para equilibrar o carro. 
 
Empuxo 
17. Um objeto com massa de 10 kg e volume de 0,002 m3 é colocado totalmente dentro da água ( = 103 kg/m3). 
 
a) Qual é o valor do peso do objeto ? 
b) Qual é a intensidade da força de empuxo que a água exerce no objeto ? 
c) Qual o valor do peso aparente do objeto ? 
d) O corpo irá para o fundo do recipiente ou irá boiar? 
 
18. Uma pedra encontra-se completamente submersa e em repouso no fundo de um recipiente cheio de água; P 
e E são respectivamente, os módulos do peso da pedra e do empuxo sobre ela. Com base nesses dados, é 
correto afirmar que o módulo da força aplicada pelo fundo do recipiente sobre a pedra é igual a 
a) E. 
b) P. 
c) P − E. 
d) P + E 
e) zero. 
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19. Um objeto de volume 90 cm3, encontra-se totalmente imerso em um líquido de densidade igual a 1000 kg/m3. 
Qual o valor do empuxo do líquido sobre o objeto em newtons? (Dado: g = 9,8 m/s2). 
 
 
 
20. Um bloco de madeira (m = 0,65 g/cm3), com 20 cm de aresta, flutua na água (agua = 1,0 g/cm3). Determine a 
altura do cubo que permanece dentro da água. 
 
 
Equação da continuidade 
21. Quando 1800 L/min escoam através de um tubo de 200 mm de diâmetro, que mais tarde é reduzido para 100 
mm, quais serão as velocidades nos dois tubos? 
 
22. Uma piscina possui 40dm de largura, 1000 cm de comprimento e 0,18 dam de profundidade. Para enchê-la 
completamente, utilizando um conduto cujo diâmetro é 5,7 cm, são necessárias 8 h. Qual a vazão de água 
através do conduto em m3/h e cm3/s? 
 
23. Dada uma tubulação convergente como mostra a figura, calcule a vazão e a velocidade na seção 2, sabendo 
que o fluido é incompressível. 
 
24. Em uma cultura irrigada por um cano que tem área de seção reta de 100 cm2, passa água com uma vazão de 
7200 litros por hora. Qual velocidade de escoamento da água nesse cano, em m/s? 
 
25. Uma piscina, cujas dimensões são 18mx10mx2m, está vazia. O tempo necessário para enchê-la é 10 h, 
através de um conduto de seção A = 25 cm2. A velocidade da água, admitida constante, ao sair do conduto, 
terá módulo igual a: 
a) 1 m/s. b)2 km/s. c) 3 cm/min. d)4 m/s. e)5 km/s. 
 
26. O sistema de abastecimento de água de uma rua, que possui 10 casas, está ilustrado na figura abaixo. A vazão 
do tubo principal é de 0,01 m3/s. Supondo que cada casa possui uma caixa d'água de 1500 litros de capacidade 
e que estão todas inicialmente vazias, em quantos minutos todas as caixas-d'água estarão cheias? Suponha 
que durante o período de abastecimento nenhuma caixa estará fornecendo água para as suas respectivas 
casas. 
 
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Equação de Bernoulli 
 
27. A velocidade do líquido em certo ponto de um cano é de 1 m/s, a pressão manométrica sendo de 3.105Pa. 
Achar a pressão num segundo ponto da linha, 20 m abaixo do primeiro, sendo a área transversal no 
segundo ponto metade da do primeiro ponto. O líquido no cano é água. Dados: aceleração da gravidade 
10m/s2 e água = 1000 kg/m3. 
 
28. (Tipler) Em um grande tanque de água tem pequeno orifício à distância h = 2 m da superfície livre do líquido, 
como mostra a figura. Calcular a velocidade do escoamento da água através do orifício usando a equação de 
Bernoulli. 
 
29. (Resnick, cap.14, 55) A água se move com uma velocidade de 5 m/s em um cano com uma seção reta de 4cm2. 
A água desce gradualmente 10 m enquanto que a seção reta aumenta para 8 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 subida? 
 
30. (Resnick, cap.14, 56) A entrada da tubulação da figura abaixo tem uma seção reta de 0,74 m² ea velocidade 
da água é 0,40 m/s. Na saída, a uma distância D = 180 m abaixo da entrada, a seção reta é menor que a da 
entrada e a velocidade da água é 9,5 m/s. Qual é a diferença de pressão entre a entrada e a saída? 
 
 
Exercícios complementares sobre Fluidos 
31. (Tipler, cap.13, 2) Determine a massa de uma esfera maciça de chumbo com raio de 2 cm. 
 
32. (Young) O pistão de um elevador hidráulico de carros possui diâmetro igual a 0,30 m. Qual é a pressão 
manométrica, em pascal, necessária para elevar um carro com massa igual a 1200 kg? Expresse esta pressão 
também em atmosferas. 
 
33. (Tipler, cap.13, 27) As leituras de barômetros são dadas, às vezes, em polegadas de mercúrio (inHg). Determine 
a pressão, em polegadas de mercúrio, igual a 101 kPa. 
 
34. (Resnick cap.14, 9) Com uma profundidade de 10,9 km, a fossa das Marianas, no oceano Pacífico, é o lugar 
mais profundo dos oceanos. Em 1960, Donald Walsh e Jacques Piccard chegaram à fossa das Marianas no 
batiscafo Trieste. Supondo que a água do mar tem uma massa específica uniforme de 1024 kg/m3, calcule a 
pressão hidrostática aproximada (em atmosferas) que o Trieste teve que suportar. 
 
35. (Resnick cap.14, 11) Alguns membros da tripulação tentam escapar de um submarino avariado 100 m abaixo 
da superfície. Que força deve ser aplicada a uma escotilha de emergência, de 1,2 m por 0,60 m, para abri-Ia 
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para fora nessa profundidade? Suponha que a massa específica da água do oceano é 1024 kg/m3 e que a 
pressão do ar no interior do submarino é 1,00 atm. 
 
36. (Resnick cap.14, 13) Que pressão manométrica uma máquina deve produzir para sugar lama com uma massa 
específica de 1800 kg/m3 através de um tubo e fazê-la subir 1,5 m? 
 
37. Um tubo em U contém um líquido de massa específica ߩଵ, desconhecida. Uma pequena quantidade de um 
segundo líquido, de massa específica ߩଶ = 1,5 g/cm³, não miscível com o primeiro, é colocado em um dos 
ramos do tubo. A situação de equilíbrio é mostrada na figura a seguir. A massa específica ߩଵ, em g/cm³, vale: 
 
38. (Resnick cap.14, 28) Um êmbolo com uma seção reta a é usado em uma prensa hidráulica para exercer uma 
pequena força de módulo f sobre um líquido que está em contato, através de um tubo de ligação, com um 
êmbolo maior de seção reta veja a figura. (a) Qual é o módulo F da força que deve ser aplicada ao êmbolo 
maior para que o sistema fique em equilíbrio? (b) Se os diâmetros dos êmbolos são 3,8 cm e 53 cm, qual é o 
módulo da força que deve ser aplicada ao êmbolo menor para equilibrar uma força de 20kN aplicada ao 
êmbolo maior? 
 
39. (Resnick cap.14, 31) Uma âncora de ferro de massa específica 7900 kg/m3 parece ser 200 N mais leve na água 
que no ar. Considere a massa específica da água 1000 kg/m3. (a) Qual é o volume da âncora? (b) Quanto ela 
pesa no ar? 
 
40. (Resnick cap.14, 37) Uma esfera oca de raio interno 8,0 cm em e raio externo 9,0 cm em flutua com metade 
do volume submerso em um líquido de massa específica 800 kg/m3. (a) Qual é a massa da esfera? (b) Calcule 
a massa específica do material de que é feita a esfera. 
 
41. (Resnick cap.14, 43) Uma peça de ferro contendo um certo número de cavidades pesa 6000 N no ar e 4000 N 
na água. Qual é o volume total de cavidades? A massa específica do ferro é 7,87 g/cm3. 
 
42. (Young) Uma estátua de ouro de 15 kg está sendo içada de um navio submerso. a) Qual é a força de empuxo? 
b) Qual é a tensão no cabo de sustentação quando a estátua está em repouso no interior do fluido? c) Qual é 
a tensão no cabo fora da água? 
 
43. Na figura a seguir, água doce atravessa um cano horizontal e sai para a atmosfera com uma velocidade 
v1=15m/s. Os diâmetros dos seguimentos esquerdo e direito do cano são 5 cm e 3 cm. (a) Que volume da água 
escoa para a atmosfera em um período de 10 min? Quais são (b) a velocidade v2 e (c) a pressão manométrica 
no segmento esquerdo do tubo? 
 
44. A pressão em uma seção de um cano horizontal de 2 cm de diâmetro é 142 kPa. Água escoa através do cano a 
2,8 L/s. Se a pressão em um certo ponto é reduzida a 101 kPa, devido a um estrangulamento de uma seção do 
cano, qual deve ser o diâmetro da seção estrangulada?