LISTA DE EXERCÍCIOS - FÍSICA II (FLUIDOS)

Prévia do material em texto

1ª LISTA DE FÍSICA 2
No Halliday (9ª edição)
Pg.80: 1, 2, 3, 4, 5, 7 (sinta-se desafiado em fazer, mas apenas desafiado!), 12, 13.
Pg. 81: 14, 15, 17, 19 (novamente sinta-se desafiado!), 23.
Pg. 82: 28, 29, 30, 31, 32, 34, 37.
Pg.84: 59, 61, 62, 64, 65, 66.
(Alguns desses exercícios foram resolvidos em sala!)
A figura a seguir apresenta um vaso preenchido com dois fluidos diferentes não miscíveis. O fluido 1 apresenta densidade de 1 g/cm3 e o fluido 2, densidade de 0,7 g/cm3.
Sendo h1 = h + h2, qual a razão h/h3?
A aparelhagem mostrada na figura abaixo é utilizada para calcular a densidade do petróleo. Ela é composta de um tubo em forma de U com água e petróleo.
Considere a densidade da água igual a 1.000kg /m³ e h = 4 cm e d = 5 cm. Pode-se afirmar que o valor da densidade do petróleo, em kg /m³, vale?
No dia 20 de abril de 2010, houve uma explosão numa plataforma petrolífera da British Petroleum, no Golfo do México, provocando o vazamento de petróleo que se espalhou pelo litoral. O poço está localizado a 1500 m abaixo do nível do mar, o que dificultou os trabalhos de reparação. Suponha a densidade da água do mar com valor constante e igual a 1,02 g/cm3 e considere a pressão atmosférica igual a 1,00 x 105 Pa. Com base nesses dados, calcule a pressão na profundidade em que se encontra o poço e assinale a alternativa correta que fornece em quantas vezes essa pressão é múltipla da pressão atmosférica. 
15400. 
1540. 
154. 
15,4. 
1,54.
Um edifício de 5 andares, em que cada andar tem 3 m de altura, foi construído ao lado de um rio. A água utilizada pelo condomínio é bombeada do rio para um reservatório que se encontra no topo do edifício, como está mostrado na figura a seguir. Determine a pressão mínima para a bomba d'água elevar a água do rio para o reservatório, considerando que o nível do reservatório esteja sempre a uma altura de h = 3 m acima do topo do edifício.
Quando tomamos refrigerante, utilizando canudinho, o refrigerante chega até nós, porque o ato de puxarmos o ar pela boca: 
a) reduz a aceleração da gravidade no interior do tubo. 
b) aumenta a pressão no interior do tubo. 
c) aumenta a pressão fora do canudinho. 
d) reduz a pressão no interior do canudinho.
Uma ventosa comercial é constituída por uma câmara rígida que fica totalmente vedada em contato com uma placa, mantendo o ar em seu interior a uma pressão Pint = 0,95 x 105 N/m2. A placa está suspensa na horizontal pela ventosa e ambas estão no ambiente à pressão atmosférica usual, Patm = 1,00 x 105 N/m2, como indicado nas figuras a seguir. A área de contato A entre o ar dentro da câmara e a placa é de 0,10 m2. A parede da câmara tem espessura desprezível, o peso da placa é 40N e o sistema está em repouso.
a) Calcule o módulo da força vertical de contato entre a placa e as paredes da câmara da ventosa. 
b) Calcule o peso máximo que a placa poderia ter para que a ventosa ainda conseguisse sustentá-la.
O esquema seguinte ilustra o funcionamento de uma espingarda de ar comprimido.
O pistão dessa espingarda, de área de seção igual a 10 πcm2, ao ser empurrado por uma forca constante de 4000 N, comprime o ar no cilindro e impulsiona, através do cano de 1,00 m de comprimento dessa arma, um projétil, conhecido como chumbinho, de massa igual a 1,0 g e área de seção igual a 0,05 πcm2. Admitindo que perdas de pressão e o atrito entre o chumbinho e o cano sejam desprezíveis, a velocidade do projétil, em m/s, imediatamente após ser expelido dessa arma, e igual a?
Um reservatório cilíndrico de 2 m de altura e base com área 2,4 m2, como mostra a figura, foi escolhido para guardar um produto líquido de massa específica igual a 1,2 g/cm3. Durante o enchimento, quando o líquido atingiu a altura de 1,8 m em relação ao fundo do reservatório, este não suportou a pressão do líquido e se rompeu. Com base nesses dados calcule o módulo da força máxima suportada pelo fundo do reservatório.
No elevador mostrado na figura a seguir, o carro no cilindro à esquerda, na posição E, tem uma massa de 900 kg, e a área da secção transversal do cilindro é 2500 cm2. Considere a massa do pistão desprezível e a aceleração da gravidade igual a 9,8 m/s2. A área da secção transversal do cilindro, na posição D, é 25 cm2, e o pistão tem massa desprezível.
Se o elevador for preenchido com óleo de densidade 900 kg/m3, a força mínima F, em Newton, necessária para manter o sistema em equilíbrio será?
O pó de café jogado no lixo caseiro e, principalmente, as grandes quantidades descartadas em bares e restaurantes poderão transformar em uma nova opção de matéria prima para a produção de biodiesel, segundo estudo da Universidade de Nevada (EUA). No mundo, são cerca de 8 bilhões de quilogramas de pó de café jogados no lixo por ano. O estudo mostra que o café descartado tem 15% de óleo, o qual pode ser convertido em biodiesel pelo processo tradicional. Além de reduzir significativamente emissões prejudiciais, após a extração do óleo, o pó de café é ideal como produto fertilizante para jardim. 
Revista Ciência e Tecnologia no Brasil, nº 155, jan. 2009.
Considere o processo descrito e a densidade do biodiesel igual a 900 kg/m3. A partir da quantidade de pó de café jogada no lixo por ano, a produção de biodiesel seria equivalente a?
Um bloco de massa m = 9000 kg é colocado sobre um elevador hidráulico como mostra a figura anterior. A razão entre o diâmetro do pistão (DP) que segura a base do elevador e o diâmetro (DF) onde se deve aplicar a força F é de DP /DF = 30. Encontre a força necessária para se levantar o bloco com velocidade constante. Considere g = 9,8 m/s2 e despreze os atritos.
Entre outras propriedades físicas, um líquido é identificado pela sua densidade. Para se determinar a densidade de um líquido em um laboratório de pesquisa, foi utilizado um método que consiste de um tubo cilíndrico fechado nas extremidades, com um orifício lateral muito estreito, que impede a entrada de ar. Inicialmente, o tubo, na horizontal, é preenchido com o líquido. Em seguida, o tubo é posicionado verticalmente com o orifício tampado. Nesta situação, ao liberar a abertura, o líquido escoa até atingir o equilíbrio a uma altura h, conforme esboçado na figura. Qual é a densidade do líquido?
A areia monazítica, abundante no litoral do Espírito Santo até o final do século XIX, é rica em tório e foi contrabandeada para outros países durante muitos anos sob a falsa alegação de lastrear navios. O lastro tem por objetivo afundá-los na água, até certo nível, conferindo estabilidade para a navegação. Se uma embarcação tem massa de 50.000 kg, qual deverá ser a massa de lastro de areia monazítica, em toneladas, para que esse navio lastreado desloque um volume total de 1000 m³ de água do mar? Considere a densidade da água do mar igual a 1 g/cm³.
Uma casca esférica de raio interno a e raio externo b flutua com metade do volume submerso em um líquido de densidade d. A expressão que representa a massa da casca esférica m é?
Um bloco cúbico com 6 cm de aresta é parcialmente submerso em água até 1/3 de sua altura. Considerando-se que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2 e sabendo-se que a massa específica da água vale 1000 kg/m3, calcule a intensidade do empuxo sobre o bloco, em Newtons.
Uma esfera de raio = 0,500 m, com distribuição homogênea de massa flutua com ¾ de seu volume submerso em água, conforme ilustração seguinte.
A massa da esfera, em kg, é igual a?
Um corpo maciço, de densidade desconhecida e peso igual a 300 N, encontra-se flutuando em um líquido de densidade desconhecida, com 70% de seu volume imerso. O valor do empuxo sofrido pelo corpo é? 
Um béquer contendo água está colocado sobre uma balança e, ao lado deles, uma esfera de aço maciça, com densidade de 5,0 g/cm³, pendurada por uma corda, está presa a um suporte, como mostrado na Figura I. Nessa situação, a balança indica um peso de 12 N e a tensão na corda é de 10 N.
Em seguida, a esfera de aço, ainda pendurada pela corda, é colocadadentro do béquer com água, como mostrado na Figura II.
Considerando essa nova situação, determine: 
a) a tensão na corda.
b) o peso indicado na balança.
Uma esfera de volume V é pendurada na extremidade de uma mola de constante elástica K, fazendo com que a mola estique uma quantidade X (como mostra a figura a seguir). A esfera é, então, mergulhada em um recipiente com um líquido, fazendo com que a mola passe a ficar esticada de um valor Y. Sendo g o módulo da aceleração da gravidade, a densidade do líquido é:
Leia a tirinha a seguir e responda ao que se pede.
a) Determine a razão entre as densidades da água do mar e do iceberg na tirinha.
b) Supondo que repentinamente todo o sal do mar fosse retirado, o que aconteceria com o volume imerso do iceberg? Justifique sua resposta.
Uma balsa, cuja forma é um paralelepípedo retângulo, flutua em um lago de água doce. A base de seu casco, cujas dimensões são iguais a 20 m de comprimento e 5 m de largura, está paralela à superfície livre da água e submersa a uma distância d0 dessa superfície. Admita que a balsa é carregada com 10 automóveis, cada um com 200 kg, de modo que a base do casco permaneça paralela à superfície livre da água, mas submersa a uma distância d dessa superfície. Se a densidade da água é 1,0 × 103 kg/m3, a variação (d - d0), em centímetros, é de?
Nos últimos anos, com o desmatamento exagerado no estado do Pará, algumas madeireiras, usando balsas, optam por buscar madeira no Amapá. Ao realizar esse trajeto, uma balsa, em forma de prisma retangular, navega em dois tipos de água: água doce, nos rios da região, e, ultrapassando a foz do rio Amazonas, água salgada, na travessia de uma pequena parte do oceano Atlântico. Considerando-se que as densidades das águas doce e salgada sejam, respectivamente, 1000 kg/m3 e 1025 kg/m3 e admitindo-se que a altura da linha da água (H), distância entre o fundo da balsa e o nível da água (figura a seguir), seja, respectivamente, Hd para a água doce e Hs para a água salgada, podemos afirmar que a relação Hd/Hs, na viagem de volta da balsa, será?