Fenômenos de transporte - Lista 03 - Estática dos Fluidos

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Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE 
Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho – UACSA 
Disciplina: Fenômenos de Transporte 
Professor Alisson Cocci de Souza 
Lista de exercícios 03 – Estática dos Fluidos 
 
 
01 – A leitura da pressão absoluta da água a uma 
profundidade de 5 m é 145 kPa. Determine (a) a 
pressão atmosférica local e (b) a pressão absoluta 
a uma profundidade de 5 m em um líquido cuja 
gravidade específica é de 0,85 no mesmo local. 
 
02 – Um gás está contido em um conjunto 
cilindro-pistão sem atrito. O pistão tem massa de 
4 kg e uma seção transversal de 35 cm2. Uma 
mola comprimida acima do pistão exerce uma 
força de 60 N sobre ele. Se a pressão atmosférica 
for de 95 kPa, determine a pressão dentro do 
cilindro. 
 
 
 
03 – A diferença de pressão entre um tubo de óleo 
e um tubo de água é medida por um manômetro 
de fluido duplo, como mostrado a seguir. Para as 
alturas e gravidades específicas dadas, calcule a 
diferença de pressão 𝑝𝐵 – 𝑝𝐴. 
 
 
 
04 – Um manômetro de reservatório tem tubos 
verticais com diâmetros 𝐷 = 18 mm e 𝑑 = 6 mm. 
O líquido manométrico é o óleo Meriam 
vermelho. Desenvolva uma expressão algébrica 
para a deflexão do líquido, L, no tubo pequeno 
quando uma pressão manométrica ∆𝑝 é aplicada 
no reservatório. Calcule a deflexão do líquido 
quando a pressão aplicada for equivalente a 25 
mm de coluna d’água (manométrica). 
 
 
 
05 – Um manômetro consiste em um tubo de 
diâmetro interno de 1,25 cm. Em um dos lados, a 
perna do manômetro contém mercúrio, 10 cc 
(centímetros cúbicos) de um óleo (densidade 
relativa de 1,4) e 3 cc de ar na forma de uma bolha 
no óleo. A outra perna contém apenas mercúrio. 
Ambas as pernas estão em contato com a 
atmosfera e estão em repouso. Um acidente ocorre 
de modo que 3 cc de óleo e a bolha de ar são 
removidos de uma das pernas. De quanto mudam 
os níveis das colunas de mercúrio? 
 
06 – Considere um macaco hidráulico usado em 
uma oficina mecânica, como mostrado a seguir. 
Os pistões têm uma área 𝐴1 = 0,8 cm
2 e 𝐴2 = 0,04 
m2. Óleo hidráulico, com uma gravidade 
específica de 0,870, é bombeado a medida em que 
o pistão do lado esquerdo é empurrado para cima 
e para baixo, elevando lentamente o pistão do lado 
direito. Um carro que pesa 13.000 N deve ser 
levantado. (a) No início, quando ambos os pistões 
estão na mesma elevação, calcule a força 𝐹1, em 
newtons, necessária para manter o peso do carro. 
(b) Repita o cálculo depois de o carro ser 
levantado a dois metros. Compare e discuta. 
 
 
 
07 – A água escoa para baixo em um tubo a 45º, 
como mostra a figura a seguir. A queda de pressão 
𝑝1 – 𝑝2 deve-se em parte à gravidade e em parte 
ao atrito. O manômetro de mercúrio indica uma 
diferença de altura de 152 mm. Qual é a queda 
total de pressão 𝑝1 – 𝑝2 em Pa? Qual é a queda de 
pressão por causa do atrito somente entre 1 e 2 em 
Pa? A leitura do manômetro corresponde somente 
à queda em decorrência do atrito? Por quê? 
 
 
 
08 – Considere um carro pesado submerso em 
água em um lago com fundo plano. A porta do 
motorista tem 1,1 m de altura e 0,9 m de largura, 
e a parte superior da porta está a 8 m abaixo da 
superfície da água. Determine a força resultante 
que age sobre a porta (normal à sua superfície) e 
o local do centro de pressão se (a) o automóvel 
estiver bem vedado e tiver ar à pressão 
atmosférica e (b) o automóvel estiver cheio de 
água. 
 
09 - A barragem ABC mostrada a seguir tem 30 m 
de largura e é feita em concreto (SG = 2,4). 
Calcule a força hidrostática sobre a superfície AB 
e seu momento em C. Considerando que não haja 
percolação de água por baixo da barragem, 
poderia essa força tombar a barragem? Qual é o 
seu argumento se houver percolação por baixo da 
barragem? 
(Percolação é o movimento descendente da água 
no interior do solo, de cima para baixo). 
 
 
10 – A comporta mostrada a seguir tem 3 m de 
largura e, para fins de análise, pode ser 
considerada sem massa. Para qual profundidade 
de água esta comporta retangular ficará em 
equilíbrio como mostrado? 
 
 
 
11 – A comporta parabólica mostrada na figura a 
seguir tem 2 metros de largura e é articulada em 
𝑂; 𝑐 = 0,25 m-1, 𝐷 = 2 m e 𝐻 = 3 m. Determine 
(a) o módulo e a linha de ação da força vertical 
sobre a comporta causada pela água, (b) a força 
horizontal aplicada em A requerida para manter a 
comporta em equilíbrio, e (c) a força vertical 
aplicada em A requerida para manter a comporta 
em equilíbrio. 
 
 
 
12 – Considere a barragem cilíndrica com 
diâmetro de 3 m e comprimento de 6 m. Se o 
fluido no lado esquerdo tem 𝑆𝐺 = 1,6 e o fluido 
no lado direito tem 𝑆𝐺 = 0,8, determine o módulo 
e o sentido da força resultante.