lista mec fluidos

Prévia do material em texto

MECÂNICA DOS FLUIDOS
LISTA DE EXERCÍCIOS
1. Calcule a massa de uma esfera maciça de ferro que tenha um diâmetro de 3,00 cm.
2. Um rei encomenda uma coroa de ouro com uma massa de 0,50 kg. Quando ela chega do ourives, verifica-se que o volume da coroa é de 185 cm³. A coroa é feita de ouro maciço?
3. Uma mulher de 50,0 kg equilibra-se sobre os saltos altos de seu par de sapatos. Se o salto for circular e tiver um raio de 0,50 cm, que pressão ela exerce no piso?
4. Os quatro pneus de um automóvel são inflados a uma pressão manométrica de 200 kPa. Cada pneu tem uma área de 0,024 m² em contato com o solo. Determine o peso do automóvel.
5. Qual é a massa total da atmosfera da Terra? (O raio da Terra é de 6,37 x 106 m e a pressão atmosférica na superfície é de 1,013 x 105 N/m²).
6. (a) Calcule a pressão absoluta em uma profundidade do oceano de 1000 m. Pressuponha que a densidade da água do mar é de 1024 kg/m³ e o ar acima exerce uma pressão de 101,3 kPa. (b) Nessa profundidade, que força a estrutura em torno de uma vigia submarina circular de 30,0 cm de diâmetro deve exercer para contrabalançar a força exercida pela água?
7. O pistão pequeno de um elevador hidráulico tem uma área de seção transversal de 3,0 cm² e o pistão grande tem uma área de seção transversal de 200 cm². Que força deve ser aplicada ao pistão pequeno para que o elevador levante uma carga de 15,0 kN? (Em oficinas de serviço, esta força geralmente é exercida por ar comprimido.)
8. Qual deve ser a área de contato entre uma ventosa (completamente vazia) e um teto se a ventosa tiver que suportar o peso de um estudante de 80,0 kg?
9. Uma piscina de natação tem as dimensões de 30,0 cm x 10,0 cm e um fundo horizontal. Quando a piscina é cheia até uma profundidade de 2,00 m com água doce, qual é a força exercida pela água no fundo? Em cada extremidade? Em cada lado?
10. A pressão atmosférica normal é 1,013 x 105 Pa. A aproximação de uma tempestade faz com que a altura de um barômetro de mercúrio caia 20,0 mm em relação à altura normal. Qual é a pressão atmosférica? (A densidade do mercúrio é 13,59 g/cm³.)
11. Uma bola de pingue-pongue tem diâmetro de 3,80 cm e densidade média de 0,084 g/cm³. Qual força é necessária para manter a bola completamente submersa sob a água?
12. Um cubo de madeira de aresta de 20 cm e densidade de 650 kg/m³ flutua na água. (a) Qual é a distância entre a superfície superior horizontal do cubo e o nível da água? (b) Qual peso de chumbo deve ser colocado no alto do cubo para que sua superfície superior fique exatamente nivelada com a água?
13. Uma balsa de área A, espessura h e massa 600 kg, flutua na água com 7 cm imersos. Quando uma pessoa fica de pé sobre ela, a parte imersa é de 8,4 cm. Qual a massa da pessoa?
14. A densidade da cortiça é 200 kg/m³. Calcular a fração do volume de uma rolha de cortiça imersa quando a rolha flutua na água.
15. O sangue flui na aorta, cujo raio é de 1,0 cm à velocidade de 30 cm/s. Qual a vazão volumétrica? 
16. O sangue escoa numa artéria de raio 0,3 cm à velocidade de 10 cm/s e entra numa região onde o raio foi reduzido, em virtude do espessamento das paredes arteriais (arteriosclerose), para 0,2 cm. Qual a velocidade do sangue nesta região mais estreita? 
17. Um grande tanque de água tem um pequeno orifício à distância h da superfície livre do líquido. Calcular a velocidade do escoamento da água através do orifício.
18. A pressão da água que passa por um tubo horizontal de 2 cm de diâmetro é de 142 kPa. A vazão do escoamento é de 2,80 L/s. A partir de um certo ponto, o tubo sofre estrangulamento e a pressão se reduz a 101 kPa. Qual será o diâmetro da seção estrangulada?
19. Quando o vento sopra forte sobre um telhado, há risco de a pressão se reduzir e o telhado ser arrancado pela força da pressão no interior da casa. Imagine que um vento de 30 m/s sopre sobre um telhado de 15 m x 15 m. Estimar a força exercida, de dentro para fora, sobre o telhado.
20. O grande oleoduto do Alasca, com cerca de 1300 km de comprimento, tem capacidade de conduzir 240.000 m³ de óleo por dia. O raio da tubulação é de 60 cm. Estimar a pressão P’ numa seção do oleoduto que tem a metade desse raio. A pressão normal do oleoduto é P = 180 kPa e a densidade do óleo 800 kg/m³.
21. Uma represa retangular, com 30 m de largura, suporta uma massa de água que tem uma profundidade de 25 m. (a) Desprezando a pressão atmosférica, calcular a força da pressão da água sobre uma faixa horizontal da represa, de largura dy localizada na profundidade y. (b) Integrar o resultado na parte (a) para ter a força horizontal total que a água exerce sobre a represa. (c) Por que é razoável desprezar a pressão atmosférica?