Física ll Lista de Exercicios

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1. A aorta da baleia é de diâmetro maior do que o cano principal do sistema hidráulico da Torre de Londres, e a água que passa por ali tem menos ímpeto e velocidade do que o sangue que jorra do seu coração.
Herman Melville, Moby Dick.
a) Calcule a vazão 
 em cada um dos sistemas esquematizados a seguir.
Note e adote:
Suponha os sistemas como sendo cilindros circulares retos.
Atrito na parede da aorta e do cano é desprezível.
b) A figura representa a pressão do sangue em seu percurso ao longo do sistema circulatório da baleia. As letras 
 e 
 correspondem a diferentes vasos sanguíneos.
Quais são as letras que correspondem, respectivamente, à aorta e às grandes veias? 
 
2. A figura abaixo mostra um fluido incompressível que escoa com velocidade 
 através de um tubo horizontal de seção reta 
 e atravessa, com velocidade 
 um trecho estrangulado de seção reta 
 
Nessa situação, a razão entre os módulos das velocidades 
 é 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
3. Uma caixa d’água em formato cúbico com um metro de aresta está conectada a uma mangueira pela qual é retirada água para molhar um jardim. Suponha que o nível da caixa d'água diminua à razão de 
 por minuto, e que a área da extremidade da mangueira seja de 
 aproximadamente.
Determine a vazão e velocidade da água que sai da mangueira, respectivamente: 
a) 
 e 
 
b) 
 e 
 
c) 
 e 
 
d) 
 e 
 
e) 
 e 
 
 
4. A microfluídica é uma área de pesquisa que trabalha com a manipulação precisa de líquidos em canais com dimensões submilimétricas, chamados de microcanais, possibilitando o desenvolvimento de sistemas miniaturizados de análises químicas e biológicas. 
Considere que uma seringa com êmbolo cilíndrico de diâmetro 
 seja usada para injetar um líquido em um microcanal cilíndrico com diâmetro de 
 Se o êmbolo for movido com uma velocidade de 
 a velocidade 
 do líquido no microcanal será de 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
 
5. 
Um estudante usa um tubo de Pitot esquematizado na figura para medir a velocidade do ar em um túnel de vento. A densidade do ar é igual a 
 e a densidade do líquido é 
 sendo 
 Nessas condições a velocidade do ar é aproximadamente igual a 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
6. Numa prensa hidráulica, um fluido incompressível é utilizado como meio de transferência de força de um êmbolo para outro. Numa dessas prensas, uma força 
 foi aplicada ao êmbolo 
 durante um intervalo de tempo 
 conforme mostra a figura a seguir. Os êmbolos 
 e 
 estavam inicialmente em repouso, têm massas desprezíveis e todas as perdas por atrito podem ser desprezadas. As observações foram todas feitas por um referencial inercial, e as áreas dos êmbolos são 
 e 
 A força aplicada ao êmbolo 
 tem intensidade 
 e o fluido da prensa é incompressível.
a) Durante o tempo de aplicação da força 
 o êmbolo 
 desceu por uma distância 
 Qual a potência média do agente causador da força 
b) Qual a intensidade 
 da força produzida sobre o êmbolo 
 
 
7. Dois corpos, 
 e 
 de massas 
 e 
 respectivamente, cinco polias e dois fios constituem um sistema em equilíbrio, como representado na figura. O corpo 
 está parcialmente mergulhado na água, com 
 de sua altura imersos e com sua base inferior paralela ao fundo do recipiente e ao nível da água.
Adotando 
 densidade da água igual a 
 e considerando que os fios e as polias sejam ideais e que o teto seja paralelo ao solo horizontal, calcule:
a) a diferença entre as pressões, em 
 às quais estão submetidas as bases superior e inferior do corpo 
b) o volume do corpo 
 em 
 que se encontra abaixo da superfície da água. 
 
8. Em um local onde a aceleração gravitacional é 
 uma esfera foi submetida a duas situações. Na situação 1, a esfera foi colocada em um líquido de massa específica 
 ficou sujeita a um empuxo de intensidade 
 descendo com aceleração constante. Na situação 2, a esfera foi colocada em água, cuja massa específica é 
 e flutuou em repouso, com parte de seu volume submerso.
a) Considerando que sobre a esfera atuem apenas as forças peso e empuxo, calcule a aceleração da esfera, em 
 na situação 1.
b) Determine o volume, em 
 da parte da esfera que fica acima da superfície da água na situação 2. 
 
9. Analise o gráfico abaixo.
O gráfico acima representa a posição 
 de uma partícula que realiza um MHS (Movimento Harmônico Simples), em função do tempo 
 A equação que relaciona a velocidade 
 em 
 da partícula com a sua posição 
 é 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
10. Analise a figura abaixo.
A figura acima mostra duas molas ideais idênticas presas a um bloco de massa 
 e a dois suportes fixos. Esse bloco está apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito e oscila com amplitude 
 em torno da posição de equilíbrio 
Considere duas posições do bloco sobre o eixo 
 
 e 
 Sendo 
 e 
 as respectivas velocidades do bloco nas posições 
 e 
 a razão entre os módulos das velocidades, 
 é 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
11. Em um determinado carro de 
 os amortecedores estão estragados. Quando o motorista de 
 entra no carro, esse abaixa 
Considerando o carro e o motorista uma única massa, apoiada sobre uma mola ideal, 
a) justifique o tipo de movimento, se harmônico simples ou amortecido.
b) para um movimento harmônico simples, e, considerando o campo gravitacional com 
 calcule o período e a frequência de oscilação. 
 
12. Um pêndulo simples, de comprimento de 
 executa uma oscilação completa em 
 num determinado local. Para que esse mesmo pêndulo, no mesmo local, execute uma oscilação completa em 
 seu comprimento deverá ser alterado para: 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
13. Um pêndulo simples, constituído por um fio de comprimento 
 e uma pequena esfera, é colocado em oscilação. Uma haste horizontal rígida é inserida perpendicularmente ao plano de oscilação desse pêndulo, interceptando o movimento do fio na metade do seu comprimento, quando ele está na direção vertical. 
A partir desse momento, o período do movimento da esfera é dado por
Note e adote:
- A aceleração da gravidade é 
- Ignore a massa do fio.
- O movimento oscilatório ocorre com ângulos pequenos.
- O fio não adere à haste horizontal. 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 �
Gabarito: 
Resposta da questão 1:
 a) Seja 
 o deslocamento de uma massa de fluido de volume 
 num intervalo de tempo 
 fluindo com velocidade 
 através de uma tubulação de diâmetro 
 e secção transversal de área 
 
Como o próprio enunciado define, a vazão 
 é dada por:
Aplicando a expressão acima a cada dos casos, usando 
 vem:
b) A artéria aorta corresponde à letra A do gráfico, local onde se desenvolvem os maiores valores de pressão arterial. As grandes veias correspondem à letra E, pois a pressão sanguínea, em seu interior, é baixa. 
Resposta da questão 2:
 [A]
Temos aqui o Efeito Venturi, em que as vazões 
 nas duas seções do tubo são iguais:
 
Sendo as vazões dadas pelo produto da área transversal e a velocidade do fluido:
 
Então, temos:
 
Substituindo 
 por 
 
Resposta da questão 3:
 [A]
Sendo a vazão 
 constante e igual à variação do nível da caixa d’água de 
 por minuto e calculada pela razão entre o volume 
 e o tempo 
 então:
 
Transformando para litros, temos:
A velocidade que sai da mangueira é calculada com a equação: 
 onde 
 é a área transversal da mangueira.
Transformação da unidade de área para o Sistema Internacional:
 
Cálculo da velocidade de saída da água da mangueira:
 
Resposta da questão 4:
 [A]
Dados: 
Pela equação da continuidade:
 
Resposta da questão 5:
 [C]
Utilizandoa equação de Bernoulli, temos que:
 
Resposta da questão 6:
 a) A potência média 
 pode ser calculada com a força aplicada 
 deslocamento 
 e o tempo 
 de acordo com:
 
Assim, para os valores informados, temos:
b) A intensidade da força produzida sobre o êmbolo 
 é determinada pelo Princípio de Pascal:
 
De acordo com a expressão, a força é diretamente proporcional à área do êmbolo, logo, a força produzida no êmbolo maior é três vezes maior que a força aplicada no menor.
 
Resposta da questão 7:
 a) A base superior do corpo A está submetida a pressão atmosférica
 enquanto que a pressão da base inferior 
 por estar submersa na água, está sujeita à pressão hidrostática 
 definida pela Lei de Stevin somada à pressão atmosférica. 
b) Com o equilíbrio de forças dado pelo diagrama abaixo, temos:
No corpo A o equilíbrio de forças é:
Para o corpo B o equilíbrio de forças é:
Usando o Princípio de Arquimedes para o empuxo:
 
Juntando as equações e isolando o volume do líquido deslocado, temos:
 
Resposta da questão 8:
 a) O enunciado do problema não fornece a massa da esfera 
 ou sua densidade 
 Assim somente podemos representar as respostas em função de uma dessas grandezas.
Pelo Princípio Fundamental da Dinâmica:
 
Ou ainda, usando a relação da densidade: 
 
O volume da esfera podemos calcular com o valor do empuxo, fica:
 
Assim, outra forma de apresentar a aceleração é:
b) Para chegarmos ao volume da esfera emerso 
 ou seja, para fora da água, também é necessário conhecer a massa da esfera 
 ou sua densidade 
 Sendo assim, esse valor ficará em função destes valores não informados.
No equilíbrio de forças, temos:
 
Mas, sabemos que a soma dos volumes emerso 
 e imerso 
 é igual ao volume da esfera:
Juntando com a equação anterior:
Ou ainda em função da massa da esfera:
 
Resposta da questão 9:
 [D]
 e 
Logo:
Derivando (I) em relação ao tempo, temos:
Utilizando a relação fundamental da trigonometria em (I) e (II), chegamos a:
 
Resposta da questão 10:
 [A]
Considerando a fase inicial nula, são conhecidas as equações para a posição e velocidade no MHS:
 e 
 com 
Para 
Para 
Com 
 igual para 
 e 
 podemos escrever:
 
Resposta da questão 11:
 a) Para uma situação idealizada, em que a mola, sendo ideal, não sofre deformações irreversíveis e não possui massa, e considerando que os amortecedores do carro estão todos pifados, o sistema seria classificado como movimento harmônico simples. Mas na realidade, desconsiderando a idealidade proposta, o que ocorre é que este movimento seria amortecido, pois há perda de energia em cada oscilação reduzindo a amplitude a cada período até completo encerramento do movimento oscilatório. 
b) Para tanto devemos descobrir a constante da mola, dada pela lei de Hooke, em módulo:
 
Neste caso há duas possibilidades de resposta para o período de oscilação e frequência, pois o enunciado não está claro se o carro está em equilíbrio estático no momento em que o homem entra no carro.
Assim, podemos agora calcular o período de oscilação para o MHS gerado apenas pelo homem:
 
E a frequência de oscilação será o inverso do período:
 
Ou se considerarmos a massa do conjunto automóvel e motorista, podemos ter:
E a frequência para essa situação será:
 
Resposta da questão 12:
 [E]
Para o pêndulo simples, a expressão que relaciona seu período de oscilação 
 com o seu comprimento 
 é:
 
Usando os dados fornecidos e fazendo a razão entre as expressões, temos:
 
Resposta da questão 13:
 [E]
O período de oscilações de pequena amplitude para um pêndulo simples é 
Na situação descrita, o período é dado pela soma do tempo de meia oscilação com comprimento 
 com o tempo da outra meia oscilação com comprimento 
 Assim:
 
�
Resumo das questões selecionadas nesta atividade
Data de elaboração:	11/04/2018 às 16:36
Nome do arquivo:	física 2
Legenda:
Q/Prova = número da questão na prova
Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro®
Q/prova	Q/DB	Grau/Dif.	Matéria	Fonte	Tipo
 
1	167020	Média	Física	Fuvest/2017	Analítica
 
2	169218	Baixa	Física	Ufrgs/2017	Múltipla escolha
 
3	167909	Média	Física	Ufjf-pism 2/2017	Múltipla escolha
 
4	165796	Média	Física	Unicamp/2017	Múltipla escolha
 
5	153038	Elevada	Física	Ita/2016	Múltipla escolha
 
6	176112	Média	Física	Ufpr/2018	Analítica
 
7	175695	Média	Física	Unifesp/2018	Analítica
 
8	177282	Elevada	Física	Famerp/2018	Analítica
 
9	172476	Elevada	Física	Esc. Naval/2017	Múltipla escolha
 
10	163314	Elevada	Física	Esc. Naval/2016	Múltipla escolha
 
11	155484	Média	Física	Uema/2016	Analítica
 
12	150832	Média	Física	Upf/2016	Múltipla escolha
 
13	151593	Média	Física	Fuvest/2016	Múltipla escolha
 
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