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Centro de Ciências e Tecnologia
Departamento de Física
Disciplina: CD0327 - Física Fundamental
P1 Determine o aumento de pressão no fluido de uma seringa quando uma
enfermeira aplica uma força de 42,3N ao pistão da seringa, cujo diâmetro é de
1,12cm.
P2 A janela de um escritório mede 3,43m por 2,08m. Numa tempestade, a
pressão do ar do lado de fora cai para 0,962atm, mas no interior, a pressão é
mantida a 1atm. Qual é a força resultante que empurra a janela para fora?
P3 Os pulmões humanos podem operar contra uma pressão diferencial de
menos de 0,050atm. A que profundidade abaixo do nível da água pode nadar
um mergulhador que respira através de um snorkel (tubo longo de respiração)?
P4 Membros da tripulação tentam escapar de um submarino avariado a 112m
abaixo da superfície. Qual a força que eles devem aplicar sobre uma escoltilha
de emergência, cujas dimensões são 1,22m por 0,590m, para empurrá-la para
fora?
P5 (a) Se o pistão menor de um elevador hidráulico tem o diâmetro de 3,72cm
e o maior tem um diâmetro de 51,3cm, que peso colocado sobre o menor será
capaz de sustentar 18,6kN (o peso de um carro, por exemplo) aplicados sobre
o pistão maior? (b) Qual a distância que o pistão menor deverá percorrer para
elevar o carro a 1,65m?
P6 Um barco flutuando na água doce desloca 35,6kN de água. (a) Que peso
de água este barco deslocaria se estivesse flutuando em água salgada, cuja den-
sidade é de 1024kg/m3? (b) O volume de água deslocado sofreria alguma
alteração? Em caso afirmativo, de quanto seria?
P7 Uma peça de ferro fundido, contendo várias cavidades, pesa 6130N no ar e
3970N na água. Qual é o volume das cavidades da peça? A densidade do ferro
é igual a 7870kg/m3.
P8 Um bloco de madeira tem massa de 3,67kg e densidade de 594kg/m3.
Deve-se carregá-lo com chumbo até que ele flutue na água com 88,3% do seu
volume submerso. Qual é a massa de chumbo necessária (a) se o chumbo for
colocado em cima da madeira e (b) se o chumbo for preso embaixo da madeira?
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A densidade do chumbo é de 1,14×104 kg/m3.
P9 Uma tubulação de 34,5cm de diâmetro transporta água a 2,62m/s. Quanto
tempo será necessário para que sejam descarregados 1600m3 de água no seu
extremo aberto?
P10 A mangueira de um jardim tem 1,9cm de diâmetro interno e está ligada a
um irrigador que consiste em um recipiente cilíndrico com 24 furos, cada um
deles com 0,12cm de diâmetro. Se no interior da mangueira a velocidade da
água é 1,05m/s, com que velocidade ela deixa os orifícios do irrigador?
P11 Uma entrada de água em uma represa (Figura 1) tem seção reta com área
igual a 0,7m. A água escoa com velocidade de 0,4m/s na entrada. No edi-
fício do gerador, que está a 174m abaixo da entrada de água, esta abandona
a tubulação a 9,4m/s. (a) Calcule a diferença de pressão entre a entrada e a
saída de água. (b) Qual a área da tubulação na saída? A densidade da água é de
1×103 kg/m3.
Figura 1: Problema P11
P12 A água escoa no interior de uma tubulação, cuja seção reta é de 4,20cm,
com velocidade de 5,18m/s. A água desce gradualmente 9,66m, enquanto a
área da tubulação aumenta para 7,60cm. (a) Qual é a velocidade do escoamento
no nível mais baixo? (b) A pressão no nível mais alto é 152kPa; calcule a
pressão no nível mais baixo.
P13 Um líquido escoa por um tubo horizontal de raio interior de 2,52cm. O
tubo se encurva para cima até atingir 11,5m de altura, quando se alarga e se
acopla a outro tubo horizontal cujo raio interno é de 6,14cm. Qual deve ser a
vazão se nos dois tubos horizontais a pressão é a mesma?
P14 Aa Figura 2 mostra um líquido escoando por um orifício em um tanque de
grandes dimensões a uma distância h abaixo da superfície do líquido. O tanque
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é aberto na parte superior. (a) Aplicando a equação de Bernoulli à linha de
corrente que liga os pontos 1, 2 e 3, mostre que a velocidade com que o líquido
sai do orifício é
v=
√
2gh.
Este resultado é conhecido como lei de Torricelli. (b) Se a saída do orifício
apontasse diretamente para cima, qual seria a altura máxima atingida pelo jato
de líquido? (c) Como a viscosidade ou a turbulência afetariam sua análise?
Figura 2: Problema P14
P15 Um tanque contém água até a altura H. É feito um pequeno orifício na
sua parede, à profundidade h abaixo da superfície da água (Fig. 3). (a) Mostre
que a distância x da base da parede até onde o jato atinge o solo é dada por
x = 2
√
h(H−h). (b) Poderia ser perfurado um orifício a outra profundidade,
de modo que este segundo jato tivesse o mesmo alcance? Em caso afirmativo,
a que profundidade? (c) Determinar a que profundidade h deveria ser feito um
pequeno orifício para que a água que sair por ele atinja o solo à distância máxima
da base. Qual é esta distância máxima?
Figura 3: Problema P15
P16 Uma pessoa sopra ar, com velocidade de 15m/s, através de um dos ramos
de um tubo em U que contém água. Qual será a diferença entre os níveis da
água? Considere a densidade do ar igual a 1,2kg/m3.
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