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FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL II Aula 01: Fluidos Densidade: Vamos considerar um corpo de massa m e volume V. Podemos, matematicamente, definir a densidade desse corpo através da seguinte relação: Na equação acima, observe que V é o volume total do corpo, seja ele maciço ou oco. Massa específica: Caso o corpo analisado seja maciço e homogêneo, como, por exemplo, um cubo de metal, ou um tijolo, a densidade pode ser chamada de massa específica – sendo representada pela letra grega mi (µ) – do material do qual é feito o corpo. µ = massa especícfica m = massa da substância (corpo) V = volume No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de massa específica ou densidade é o kg/m3 Densidade relativa: Vamos considerar dois materiais, ou corpos, A e B. Denominamos densidade de A em relação a B (dAB) como o quociente. Fluido: É uma substância que tem a capacidade de escoar (fluir). Podemos considerar como fluidos líquidos e gases. Pressão: É a força exercida perpendicularmente sobre qualquer superfície. A unidade de pressão no SI é o Pascal (Pa), que é o nome adotado para N/m². Matematicamente, a pressão média é igual ao quociente da resultante das forças perpendiculares à superfície de aplicação e a área desta superfície. p= Pressão (Pa) F=Força (N) A=Área (m²) Pressão Atmosférica: É a pressão exercida pela atmosfera terrestre. Essa pressão varia com as condições do tempo e com a altitude. A pressão atmosférica normal ao nível do mar é 1 atm (atmosfera) = 101325 Pa. 1 atm = 1,013 x 105 Pa = 1,013 bar = 1013 milibar = 14,70 libras/polegadas2 (psi) Exercícios 1) Determine a massa e o peso do ar no interior de uma sala com uma altura de 3,0 m e um piso com área de 4,0 m x 5,0 m. Quais seriam a massa e o peso de um volume igual de água? (Massa específica do ar: 1,2 kg/m3) (massa específica da água: 1000 kg/m3) Resp.: m ar: 72kg; P ar: 705,6N; m água: 60.000kg ou 6 x 104 kg; P água: 5,88 x 105N. 2) Você foi solicitado para transportar uma barra de ferro de 85,8 cm de comprimento e 2,85 cm de diâmetro de um depósito até o mecânico. Você consegue carregá-la? (ρferro = 7,8 x 103 kg/m3). Resp.: m barra de ferro: 4,267kg. 3) Na sala descrita no exercício 1, determine a força total de cima para baixo exercida pela pressão do ar de 1,0 atm sobre a superfície do piso. Resp.: F:2026000N ou 2,026 x 106N 4) Uma caixa vedada com uma tampa de 12 pol2 de área é parcialmente evacuada. Se uma força de 108 libras e necessária para tirar a tampa da caixa e a pressão atmosférica do exterior é de 15 lib/pol2, qual é a pressão do ar na caixa? Resp.:P total = P externa – P ar = F/A; P ar: 6 lib/pol2 5) 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. Resp.: 1,1 x 105 Pa 6) Sabe-se que 1500 kg de massa de uma determinada substância, ocupa um volume de 2 m3, determine a massa específica. Resp.: 750 kg/m3 7) Um reservatório graduado contém 500 ml de um líquido que pesa 6 N. Determine a massa específica deste líquido. Resp.: 1224,5 kg/m3 8) Considere uma piscina com as seguintes dimensões: 50 m de comprimento, 25 m de largura e 4,0 m de profundidade. Ela está completamente cheia de água, com densidade 1,0 x 103 kg/m3. Determine o peso da água da piscina e a pressão exercida pela água no fundo da piscina. Resp.: 4,9x107 N, 3,92x104 Pa 9) Uma força de intensidade 2 N é aplicada perpendicularmente a uma superfície através de um pino de 1 mm2 de área. Determine a pressão que o pino exerce sobre a superfície. Resp.: 2x106 Pa 10) Uma banqueta de três pernas pesa 50 N e cada perna tem seção reta de área 5 cm2. Subindo nela, uma pessoa tem peso de 700 N, qual será a pressão que cada perna exercerá no chão? Resp.: 5x105 Pa
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