Fetrans Lista 1 - Prof Rodolfo

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FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
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Notas de Aula – Não dispensa o uso do livro texto adotado pela Universidade. 
Prof. Rodolfo – Mestre em Tecnologia 
PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS SELECIONADOS 
 
Ref. Unidade 1- Estrutura da Matéria; 
Unidade 2- Estática dos Fluidos; 
 
1- O que é um fluido? 
2- Conceitue e defina massa específica. Qual a unidade de massa específica no SI? 
3- Um bloco de madeira, cujo volume é 500 cm3, tem massa de 300 g. Calcule: 
(a) a massa específica dessa madeira, em g/cm3 e em kg/m3; (b) o peso específico 
dessa madeira, em kN/m3 e em kgf/m3; (c) a massa de uma tora dessa madeira 
com 2,50 m3 de volume. 
R: 0,600 g/cm3, 600 kg/m3; 5,88 kN/m3, 600 kgf/m3; 1,50 t. 
4- Uma esfera tem diâmetro 4,0 cm. Sua parte central, também esférica, é oca e 
de raio 1,0 cm. Supondo que a parte não oca é homogênea e tem massa 80 gra-
mas, determine: (a) a massa específica da esfera; (b) a densidade do material que 
constitui a esfera. 
R: 2,4; 2,73 g/cm3. 
5- Determine a densidade de uma mistura homogênea em volumes iguais de dois 
líquidos de densidades 0,80 g/cm3 e 1,00 g/cm3. 
R: 0,90 g/cm3. 
6- Determine a densidade de uma mistura homogênea em massas iguais de dois 
líquidos de densidades 0,30 g/cm3 e 0,70 g/cm3. 
R:0,42 g/cm3 . 
7- Conceitue e defina pressão. Qual a unidade de pressão no SI? 
8- Explique por que uma latinha de cerveja é esmagada quando retiramos o ar do 
seu interior. 
9- Quatro cubos iguais, de aresta 10 cm e densidade 5 X 103 kg/m3, estão apoiados 
sobre um plano horizontal, como mostra a figura. Determine a pressão média que 
esses cubos exercem no plano. (adote g = 10 m/s2). 
 
R: 1 x 104N/m2. 
10- Uma banqueta de três pernas pesa 50,0 N e cada perna tem seção reta de 
5,00 cm2 de área. Subindo nela uma pessoa de 700 N, qual será a pressão que ca-
da perna exercerá no chão? 
R: 500KPa. 
11- Um paralelepípedo de 2,00 kg tem 2,00 m de comprimento, 0,50 m de largura 
e 0,20 m de altura. Determine todas as pressões que esse paralelepípedo pode 
exercer, quando apoiado sobre uma superfície horizontal. 
R: 19,6; 49,0; 196 Pa. 
12- Um tambor, cheio de gasolina (700 kg/m3), tem 0,750 m2 de área da base e 
2,00 m de altura. (a) Qual a massa de gasolina contida no tambor? (b) Qual a 
pressão exercida pela gasolina no fundo do tambor? 
R: 1,05 t; 13,7 kPa. 
13- Repita o exercício anterior, supondo que fosse dobrada: (a) a área da base do 
tambor; (b) o diâmetro da base do tambor; (c) a altura do tambor. 
R: 2,1 t e 13,7 kPa; 4,2 t e 13,7 kPa; 2,1 t e 27,4 kPa) . 
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14- Verifica-se experimentalmente que, quando se sobe 100 m na atmosfera ter-
restre, há uma diminuição de cerca de 1 cm-Hg no valor da pressão atmosférica. 
Tendo em vista esta informação, responda: (a) Qual deve ser o valor da pressão 
atmosférica no alto do Pão de Açúcar (onde a altitude é 400 m)? (b) Um estudante 
mediu o valor da pressão atmosférica em sua cidade e encontrou 64 cm-Hg. Qual é 
a altitude aproximada da cidade? (c) Qual a equação que fornece a pressão em 
função da altitude? 
R: 72 cm-Hg; 1,2 km; p = 76 – h/100. 
15- Determine o aumento de pressão do fluido em uma seringa, quando uma en-
fermeira aplica uma força de 42 N ao pistão circular da seringa, que tem um raio de 
1,1 cm. 
R: 1,1 x 105 Pa. 
16- Uma janela de escritório possui dimensões 3,4 m por 2,1 m. Em consequência 
da passagem de uma tempestade, a pressão do ar externo cai para 0,96 atm, mas 
no interior a pressão é mantida a 1,00 atm. Qual a força resultante que empurra a 
janela para fora? 
R: 29 kN. 
17- Faz-se vácuo parcial em um reservatório impermeável ao ar que possui uma 
tampa com massa desprezível e uma área de 77,0 cm2. Se for necessária uma força 
de 480 N, para arrancar a tampa, e a pressão atmosférica for de 1,00 x 105 Pa, 
qual era a pressão do ar no reservatório antes dele ser aberto? 
R: 37,7 kPa. 
18- Enuncie o princípio de Stevin. 
19- Explique por que, num sistema de vasos comunicantes, como o ilustrado na 
figura, o nível é o mesmo em todos os ramos. 
 
 
 
20- ( O “paradoxo hidrostático”) Os três recipientes, mostrados na figura, são pre-
enchidos por um mesmo líquido de massa específica 2 x 103 kg/m3 até uma mesma 
altura de 2,0 m. Sendo a pressão atmosférica 1 x 105 Pa, a aceleração da gravidade 
considerada como 10 m/s2 e a área da superfície do fundo dos recipientes 0,50 m2, 
determine: (a) a pressão suportada pelo fundo de cada um dos recipientes; (b) a 
intensidade da força exercida no fundo de cada um dos recipientes; (c) enuncie 
uma conclusão sobre esse experimento. 
 
R:1,4 x 105Pa; 7 x 104N. 
21- Uma grande piscina e um pequeno tanque, um ao lado do outro, contêm água 
a mesma profundidade. (a) A pressão no fundo da piscina é maior, menor ou igual 
à pressão no fundo do tanque? (b) A força total, exercida pela água no fundo da 
piscina é maior, menor ou igual à força total no fundo do tanque? 
22- Em uma residência, há uma caixa d’água de 1 m de largura, 2 m de de com-
primento e 1 m de altura. Para aumentar a pressão da água nas torneiras, um 
bombeiro sugeriu que se colocasse, no mesmo local, uma outra caixa com maior 
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capacidade, com 2 m de largura, 3 m de comprimento e 1 m de altura. Você con-
corda com a proposta do bombeiro? Explique. 
23- Certas máquinas de fazer café possuem um tubo externo, transparente, ligado 
ao corpo da máquina. Explique por que é possível saber qual é o nível do café no 
interior da máquina, simplesmente observando o tubo. 
24- A que profundidade a pressão da água do oceano (1,03 x 103 kg/m3) aumenta 
de uma atmosfera? 
R: 100 m. 
25- O organismo humano pode ser submetido a uma pressão máxima de 
4,0 x 105 Pa, sem conseqüências danosas. Além disso, a pressão exercida sobre ele 
não deve sofrer variações muito rápidas, sendo a taxa máxima suportável igual a 
1,0 x 104 Pa/s. (a) Qual a profundidade máxima recomendada a um mergulhador? 
(b) Qual a velocidade máxima com a qual um mergulhador pode se movimentar 
verticalmente dentro d’água? 
R: 30 m; 1 m/s. 
26- Sabe-se que a pressão atmosférica em Marte é cerca de 10 vezes menor que o 
valor da pressão atmosférica na Terra. Qual seria a altura da coluna de mercúrio, 
na experiência de Torricelli, se ela fosse realizada em Marte? 
27- Um tubo está mergulhado em um recipiente contendo um certo líquido. Ligan-
do o tubo a uma bomba de vácuo, como mostra a figura, o líquido no tubo subirá 
até uma certa altura h. O valor de h será tanto maior quanto melhor for a rarefação 
conseguida pela bomba. Porém, mesmo se conseguirmos um vácuo perfeito, o lí-
quido não subirá no tubo além de uma certa altura hmax (a) Explique por que o lí-
quido sobe no tubo. (b) Qual é o valor de hmax, se o líquido for o mercúrio? (c) E se 
for a água? 
 
 
 
 
 
 
 
28- Converta: (a) 550 mm-Hg para metros de gasolina (721 kg/m3); (b) 6,0 m de 
água para metros de querosene (750 kg/m3). 
R: 10,4 m, 8,0 m. 
29- Determine, em milímetros de mercúrio, a pressão equivalente a 8,0 cm de de 
H2O mais 60 mm de um fluido cuja densidade é 2,94 g/cm
3. 
R: 18,9 mm-Hg. 
30- A pressão no interior de um fluido homogêneo em equilíbrio, exposto ao ar, 
varia com a profundidade segundo o gráfico. Supondo g = 10 m/s2, determine: (a) 
a pressão atmosférica local; (b) a densidade do líquido; (c) a pressão na profundi-
dade de 115 metros. 
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R: 1 x 105Pa; 3 x 102kg/m3; 4,45 x 105Pa. 
32- Um reservatório contém dois líquidos, A e B, cujas densidades são 
A = 0,70 g/cm
3 e B = 1,5 g/cm
3. Observe a figura e determine a pressão nos pon-
to 1, 2 e 3, em Pa. 
 
33- Em um tanque de querosene, o desnível entre dois pontos com diferença de 
pressão de 0,288 kgf/cm2 é 4,00 m. Ache o peso específico do querosene. 
R: 720 kgf/m3. 
34- Um tanque cilíndrico fechado contém 0,50 m de mercúrio, 1,40 m de água, 
2,40 m de óleo (750 kg/m3) e ar. Sabendo que a pressão no fundo do tanque é 
30.000 kgf/m2, calcule a pressão do ar. 
R: 20.000 kgf/m2. 
35- A figura representa um medidor de pressão (manômetro), constituído por um 
tubo encurvado contendo mercúrio. De um lado, o tubo é conectado a um recipien-
te contendo um gás, cuja pressão se deseja medir e, do outro, ele é aberto para a 
atmosfera. O desnível de mercúrio nos dois ramos do tubo é de 14 cm, a 0ºC e 
num local onde a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2. A pressão atmosférica 
vale 76 cmHg. (a) Determine a pressão exercida pelo gás. (b) Qual seria o desnível 
entre os dois ramos do tubo se sua extremidade fosse fechada e sobre o nível de 
mercúrio fosse feito o vácuo? 
 
R: 90 cmHg; 90 cm. 
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36- No recipiente esquematizado encontram-se em equilíbrio dois líquidos imiscí-
veis de massas específicas 2,0 e 0,5 g/cm3 respectivamente. Determinar a relação 
entre as alturas das colunas líquidas, medidas a partir da superfície de separação 
entre eles. 
 
R: 4. 
37- 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 equilí-
brio, o sistema adquiriu a aparência abaixo representada. Determine a densidade 
da gasolina comprada. 
 
38- No tanque fechado da figura, o ar acima da água doce é mantido sob pressão 
manométrica de 5,5 kPa. Determine o módulo da força exercida pelo ar e pela água 
sobre a face frontal do tanque. 
 
R:2,97 kN. 
39- As medidas da base do aquário da figura são: 0,70 x 0,30 m. Ele contém água 
doce até uma altura de 0,40 m. Determine o módulo e a localização das forças 
resultantes que atuam em cada face e no fundo do aquário devido apenas à água 
dentro dele. 
 
40- Na prensa hidráulica esquematizada na figura, aplica-se no êmbolo de menor 
área uma força de intensidade 50 N, deslocando-o de 0,5 m. Determine, para o 
êmbolo maior, cuja área é 2,5 vezes maior que o primeiro: (a) a intensidade da 
força que age sobre ele; (b) o deslocamento que sofre durante o processo. 
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R:125N; 0,2m. 
41- Enuncie o princípio de Arquimedes. 
42- Um menino sustenta através de barbantes dois blocos de mesmo volume, sen-
do um de ferro e outro de alumínio. Estando ambos os blocos dentro d’água, res-
ponda: (a) O empuxo é maior sobre qual dos dois blocos? (b) A tração sobre qual 
dos dois blocos é maior? 
43- Numa experiência de laboratório, os alunos observaram que uma bola de mas-
sa de modelar afundava lentamente na água. Arquimedes, um aluno criativo, pôs 
sal na água e viu que a bola flutuou. Já Ulisses conseguiu o mesmo efeito modelan-
do a massa sob a forma de um barquinho. Explique, com argumentos de física, os 
efeitos observados por Arquimedes e Ulisses. 
44- Um corpo de massa 20 kg está totalmente imerso em um fluido de densidade 2 
x 102 kg/m3. Sendo o volume do corpo 0,020 m3 e g = 10 m/s2, determine: (a) a 
densidade do corpo; (b) o peso aparente do corpo; (c) admitindo não haver atritos, 
a aceleração do movimento do corpo no líquido. 
R: 1 x 103 kg/m3; 160 N; 8 m/s2. 
45- Um sólido, totalmente imerso num líquido de massa específica 6 x 102 kg/m3, 
movimenta-se verticalmente para baixo com uma aceleração igual a um quarto da 
aceleração da gravidade. Determine a densidade do sólido. Desprezam-se as resis-
tências opostas ao movimento. 
R: 8 x 102 kg/m3. 
46- O corpo da figura é uma esfera de massa 50 kg e volume 0,020 m3, estando 
em equilíbrio mergulhada num líquido de massa específica 8 x 102 kg/m3 e susten-
tada por um fio ideal. Supondo a aceleração da gravidade 10 m/s2, determinar a 
intensidade da tração no fio. 
 
R: 340N. 
47- O sistema da figura está inicialmente em equilíbrio. Os corpos A e B são idênti-
cos e constituídos de uma substância de densidade 1,5 x 104 kg/m3. A massa de 
cada um é 3 kg. A densidade do líquido é 6 x 102 kg/m3. Sendo nulas todas as re-
sistências e adotando a aceleração da gravidade como 10 m/s2, determinar, após o 
corte do fio 1: (a) a tração no fio 2 e a aceleração do sistema, enquanto o corpo A 
estiver submerso; (b) a tração no fio 2 e a aceleração do sistema, após o corpo A 
abandonar completamente o líquido. 
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R: 0,2 m/s2; 29,4 N; 0; 30 N. 
48- Um corpo suspenso por um dinamômetro no ar indica 490 N. Quando o corpo 
está completamente imerso na água, a indicação é 98 N. (a) Qual o volume do cor-
po? (b) Qual a massa específica do corpo? 
R: 0,040 m3; 1,25 g/cm3. 
49- Uma amostra de um metal pesa 3,87 kgf no ar e 2,37 kgf quando imerso em 
água. Calcule o volume e o peso específico desse sólido. 
R: 0,00150 m3, 2580 kgf/m3. 
50- Se a densidade da água do mar é 1,03 g/cm3 e a do gelo é 0,92 g/cm3, deter-
mine a fração do volume de um iceberg que fica fora d’água. 
R: 11% 
51- Um balão de gás pesando 500 N tem volume de 100 m3. Um fio vertical prende 
o balão ao solo, mantendo-o em equilíbrio no ar (1,3 kg/m3). Determine a força 
que traciona o fio. 
R: 774 N. 
52- Um cubo de madeira flutua em um óleo de 0,80 g/cm3. Se a aresta vertical do 
cubo fica 87,5% dentro do óleo, determine a massa específica desta madeira. 
R: 0,70 g/cm3. 
 53- Um bloco de dois quilogramas tem mil centímetros cúbicos. (a) Determine a 
densidade do bloco. (b) Calcule o peso aparente do bloco quando totalmente imer-
so em água. 
R: 2 x 103 kg/m3; 9,80 N. 
 54- Um navio de 200 t navega pelas águas do rio Amazonas, carregando uma car-
ga de 140 t. Que volume de água é deslocado pelo navio? 
R: 340 m3. 
 55- Um corpo cujos volume e densidade são 20 cm3 e 0,80 g/cm3 flutua na água. 
Determine: (a) a massa do corpo; (b) o volume de água por ele deslocado. 
R: 16 g; 16 cm3. 
 56- Um corpo flutua em água com 7/8 do seu volume emerso. O mesmo corpo 
flutua em outro líquido com 5/6 de seu volume emerso. Calcule a densidade desse 
líquido. 
R: 0,75 g/cm3. 
 57- Qual é a massa específica de um corpo que flutua no mercúrio com metade de 
seu volume imerso? 
R: 6,8 g/cm3. 
 58- Um bloco de 500 g de massa e 50,0 cm3 de volume, totalmente imerso em um 
vaso com 2,00 kg de água, está suspenso por um fio de modo a não tocar o fundo 
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do vaso. Calcule: (a) a tração no fio; (b) a força exercida pela água no fundo do 
vaso. 
R: 4,41 N; 20,1 N. 
59- Em um vasilhame, há um cubo totalmente imerso em dois líquidos imiscíveisde 
densidades 3,0 g/cm3 e 2,0 g/cm3. O cubo permanece em equilíbrio com metade de 
seu volume em cada líquido. Determine a massa específica do cubo. 
R: 2,5 g/cm3. 
 60- Um corpo de densidade C flutua em um líquido de densidade L. Determine a 
relação entre as densidades do corpo e do líquido, sabendo que somente a quarta 
parte do volume do corpo está submersa no líquido. 
R: 0,25.