Apostila_Física II_1ª Parte

Prévia do material em texto

FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
1 
 
 
1. FLUIDO 
 
1.1. Definição de um Fluido 
 
A matéria pode apresentar-se sob, pelo menos, três formas diferentes. Estas formas, 
também chamadas de estados físicos fundamentais, são os estados sólido, líquido e 
gasoso. A matéria no estado líquido ou no estado gasoso é chamada de FLUIDO. A 
definição mais elementar de fluido diz: 
 
Fluido é uma substância que não tem forma própria, assumindo a forma do 
recipiente que o contém. 
 
A uma determinada temperatura e pressão, um fluido possui uma densidade definida. 
Com a densidade de um fluido depende da temperatura e da pressão, a variação da 
densidade ao modificar estas condições pode ser grande ou pequena. 
 
Se a densidade varia pouco com variações moderadas de temperatura e pressão o fluido 
se denomina Incompressível. 
 
Se a densidade varia consideravelmente com relação à pressão e temperatura, o fluido 
recebe o nome de Compressível. 
 
Os fluidos podem ser ainda divididos em: 
 
Líquidos: são praticamente incompressíveis; ocupando volumes definidos e tem 
superfícies livres. 
 
Gases: são compressíveis, e uma dada massa de gás expande-se até ocupar todas as 
partes do recipiente em que está contida. 
 
 
 
 
2. PRESSÃO 
 
Consideremos uma superfície de área A sobre a qual se distribui perpendicularmente um 
sistema de forças de resultante igual a F. 
Chamamos de pressão média na superfície em questão o quociente entre o modulo da 
força e a área da superfície considerada 
. 
 
 
 
 
 
FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
2 
 
 
Para um sistema de forças com distribuição uniforme sobre a superfície, a pressão média 
será igual à pressão em qualquer ponto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
No SI, a unidade de pressão é o Pascal (Pa), que equivale a um Newton por metro 
quadrado (N/m²). 
 
1 Pa = 1 N/m² 
 
 
Outra unidade muito usada é o dina (sistema CGS) por centímetro quadrado (dyn / cm²) 
ou bária (BA): 
 
1 ba = 0,1 Pa 
 
 
Exemplo: 
 
- Uma área de 1,5 m² está submetida a uma pressão uniforme de 10 Pa. Qual a força 
total, em newtons, que age sobre a superficie? 
 
F = p . A 
F= 10 x 1,5 = 15 N 
 
 
 
2.1. Pressão Atmosférica 
 
A Terra está envolta por uma camada de gases, o ar, chamada atmosfera. Como o ar 
também tem peso, ele exerce uma pressão sobre a superfície da Terra chamada Pressão 
Atmosférica. Ao nível do mar, a pressão atmosférica vale: 
 
 
Este valor é chamado de pressão atmosférica normal. Atmosfera (atm) é outra unidade 
usada como medida para a pressão. 
 
 
 
 
FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
3 
 
 
3. DENSIDADE 
 
Consideremos um corpo de massa m e volume V. A densidade do corpo é definida como 
o quociente da massa pelo volume. 
 
 
 
A unidade para a densidade no SI é o quilograma por metro cúbico (kg/m³). 
Lembramos que a unidade litro (l) também é muito usada para a medida de volume, 
equivalendo a: 
 
1 l = 1 dm³ = 1,0 x 10ˉ³ m³ 
 
 
Apresentamos, a seguir, uma tabela de densidade para vários materiais: 
 
 
 
As unidades de densidade ou massa específica correspondem sempre à relação entre 
unidades de massa e unidade de volume. As unidades mais usadas são Kg/m³, g/cm³ e 
kg/l. Por exemplo, a densidade da água , à temperatura de 4º C, nessas unidades vale: 
 
 
 
 
 
FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
4 
 
 
Exemplos: 
 
1. Um reservatório cilíndrico possui diâmetro de base igual a 2m e altura de 4m, 
sabendo-se que o mesmo está totalmente preenchido com gasolina (720 kg/m³), 
determine a massa de gasolina presente no reservatório (Dados: V=Ab . h). 
 
 
 
Resolução: 
 
 V = Ab x h 
Ab = (п d²) /4 
 
V = {[(3,14) 2²] x 4} / 4 
V = (3,14) x 4 = 12,56 m³ 
 
 
2. Um bloco de massa 20 kg ocupa um volume de 0,02 m³. Qual é o valor de sua 
densidade? 
 
Resolução: 
 
d = m / v 
 
d = 20 kg / 0,02 m³ = 1000 kg/m³ = 1,0 . 10³ kg/m³ 
 
 
 
3. Determine o peso em N de uma placa retangular de área igual a 2m² de forma a 
produzir uma pressão de 5000Pa. 
 
Solução 
 
Calculo do Peso 
 
P = F / A 
F = P A 
 
F = 5000 (Pa) X 2 (m²) = 10000 N 
 
FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
5 
 
 
Exercícios 1 : 
 
1. Um objeto feito de ouro maciço tem 500g de massa e 25 cm³ de volume. 
Determine a densidade do objeto e a massa especifica do ouro em g/cm³ e 
kg/m³. 
 
2. Um cilindro tem 5 cm² como área de base 20 cm de altura, sendo sua massa 
igual a 540g. Esse cilindro tem a parte central oca na forma de um 
paralelepípedo do volume 64 cm³. Determine: 
a) a densidade do cilindro; 
b) a massa especifica da substancia de que é feito (Dados: Vsubst. = V - Voca). 
 
 
 
 
 
3. Misturam-se massas iguais de dois líquidos de densidade d1 = 0,4 g/cm³ e 
d2 = 0,6 g/cm³. Determine a densidade da mistura, suposta homogênea 
(Dado: d=2m / (V1 + V2). 
 
4. Misturam-se volumes iguais de dois líquidos de densidade d1=0,4 g/cm³ e 
d2=0,6 g/cm³. Determine a densidade da mistura, suposta homogênea 
(Dado: d= (m1 +m2) / 2V). 
 
5. Determine a massa de um litro de água e de um litro de mercúrio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA II - 1ª Parte 
Professor: Jonk Jones 
 
6 
 
 
Exercícios 2: 
 
1. Uma placa circular com diâmetro igual a 0,5m possui um peso de 200N, 
determine em Pa a pressão exercida por essa placa quando a mesma estiver 
apoiada sobre o solo. 
 
2. Uma placa circular com diâmetro igual a 1m possui um peso de 500N, determine 
em Pa a pressão exercida por essa placa quando a mesma estiver apoiada 
sobre o solo. 
 
3. Uma área de 1,5 m² está submetida a uma pressão uniforme de 10 Pa. Qual a 
força total, em Newton, que age sobre a superfície? 
 
4. Um cubo homogêneo de alumínio com 2 m de aresta está apoiado sobre uma 
superfície horizontal. Sabendo que a densidade do alumínio é 2,7 * 10³ kg/m³ 
e g = 10 m/s², qual a pressão exercida pelo bloco sobre a superfície? 
 
5. Uma força de 25 N é exercida por um martelo na cabeça de um prego, cuja área 
de contato com uma superfície de madeira é de 0,30 mm². Calcule, em Pa, a 
pressão exercida pela ponta do prego na madeira. 
 
6. Uma força de intensidade 2 N é aplicada perpendicularmente a uma superfície 
por meio de um pino de 1mm² de área. Determine a pressão, em N/m², que o 
pino exerce sobre a superfície. 
 
7. Um tijolo tem dimensões 5 cm X 10 cm X 20 cm e massa 200g. Determine as 
pressões, expressas em N/m², que ele pode exercer quando apoiado sobre uma 
superfície horizontal. Adote g = 10 m/s².