Lista de exercícios - Forças hidrostáticas e empuxo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
Disciplina: ECT2413 - Mecânica Dos Fluidos 
Prof.ª Camila Pacelly Brandão de Araújo 
 
Lista 1C – Forças hidrostáticas sobre superfícies submersas e Empuxo 
 
Questão 1) Determinar a força R que deverá ser aplicada ao ponto A da comporta da figura 
abaixo para que a mesma permaneça em equilíbrio sabendo-se que ela é livre para rotacionar 
em torno do ponto O. 
Dados: p01= 100kPa γ1 = 10.000 N.m-3 p02= 50 kPa γ2= 8.000 N.m-3 
Comporta retangular de altura 5m e largura de 2m. 
 
Questão 2) Na instalação da figura , a comporta quadrada AB, que pode girar em torno de A, 
está em equilíbrio devido à ação da força horizontal F. Sabendo que γ, = 80.000 N.m-3 e γ= 
30.000N.m-3, determine o módulo da força F. 
 
Questão 3 )Um tanque retangular, como o da figura abaixo tem 4,5m de comprimento, 1,2m 
de largura e 1,5m de altura. Nele estão contidos 0,6m de água e 0.6m de óleo. Calcule a força 
devida aos líquidos nas paredes laterais e do fundo. Dados: γ1 = 8.500 N.m-3e γ2 = 10.000 N.m-3. 
 
 
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Disciplina: ECT2413 - Mecânica Dos Fluidos 
Prof.ª Camila Pacelly Brandão de Araújo 
 
Questão 4) A comporta AB da figura abaixo tem 1,5m de largura e pode girar em torno de A. O 
tanque à esquerda contém água e o da direita contém óleo (γ=7500N/m³). Qual será a força 
necessária em B para manter a comporta vertical? 
 
 
Questão 5) O reservatório da figura abaixo possui uma parede móvel AB, articulada em A. Sua 
largura é de 1,5m e está em equilíbrio nas condições indicadas. Determine a força que age na 
face direita da comporta devido à água e a força que deve ser aplicada em B para que seja 
mantido o equilíbrio. 
 
 
Questão 6) Um cubo de cortiça (massa específica 250 kg/m³) de 100 mm de aresta é mantido 
submerso no interior de um tanque com água por meio de um cabo. Considerando-se a 
aceleração da gravidade como 10m/s², a fora exercida pelo cabo sobre o cubo em N é: 
a) 0 
b) 2,5 
c) 5,0 
d) 7,5 
e) 10,0 
 
Questão 7) Quando um tanque cilíndrico fechado para atmosfera com 5m de diâmetro e 10m 
de altura estiver completamente cheio de querosene ( DR=0,879), qual será a força total 
exercida sobre sua parede lateral? 
 
Questão 8) Uma esfera sólida de diâmetro D e massa específica ρ1 é recoberta com uma 
camada de espessura uniforme (D/2) constituída por um outro material sólido de massa 
específica ρ2. Tal corpo flutua em repouso na interface entre um líquido de massa específica ρ3 
e um gás, ambos em equilíbrio estático. Os efeitos do gás podem ser desprezados. Para que o 
volume submerso do corpo seja igual ao volume da esfera de diâmetro D, o valor de ρ3 deverá 
ser: 
a) 2ρ1+ 3 ρ2 
b) 3ρ1-2ρ2 
c) ρ1+7 ρ2 
d) 5ρ1-3 ρ2 
e) ρ1+5 ρ2 
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Questão 9) Um cubo sólido de aresta L é formado colando-se as faces LXL de dois prismas retos 
com arestas L x L x L/2. Os prismas têm massas específicas ρ1 e ρ2. O cubo flutua na 
configuração mais estável e em repouso na superfície livre de um líquido com massa específica 
ρ3 em equilíbrio estático. Acima do líquido existe ar, cujos efeitos podem ser desprezados. 
Sabendo-se que ρ1< ρ2< ρ3 e que o centro geométrico do cubo está situado a uma distância Z 
abaixo da interface líquido-ar, determine o valor de Z. 
 
a) 2L(ρ1- ρ2 +ρ3)/ ρ3 
b) 2L(ρ1- ρ2-ρ3)/ ρ2 
c) L(ρ1+ ρ2-ρ3)/ 2ρ3 
d) L(ρ1- ρ2+ρ3)/ 2ρ2 
e) L(ρ1+ ρ2+ρ3)/ 2ρ3 
 
 
Questão 10) A teoria para o cálculo da força de empuxo está diretamente ligada ao Princípio 
de Arquimedes que diz que: todo corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um 
campo gravitacional, é sujeito a uma força vertical aplicada pelo fluido com sentido: 
a) Descendente, cuja intensidade é menor que o peso do fluido deslocado. 
b) Descendente, cuja intensidade é igual que o peso do fluido deslocado. 
c) Ascendente, cuja intensidade é menor que o peso do fluido deslocado. 
d) Ascendente, cuja intensidade é maior que o peso do fluido deslocado. 
e) Ascendente, cuja intensidade é igual que o peso do fluido deslocado. 
 
Respostas: 
Q1 – 293 kN 
Q2 – 8640N 
Q3 – FA= 28.755N FB= 7.668N; Ffundo= 59.948 N 
Q4 – Fb=50 kN 
Q5 – 15 KN e 465N. 
Q6 = 7,5N 
Q7 = 6772,5 kN 
Q8 – C 
Q9 – C 
Q 10 - E