Física Aplicada

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Física Aplicada - Lista 1
Nome:
ρ =
m
V
, P = P0 ± ρgh, ∆P = ρgh
Fe = mfg, Fg = mg, Pap = P − Fe
A1v1 = A2v2, Rv = Av, Rm = ρRv
1) Considere uma certa quantidade de mercúrio dentro de um cilindro com um êmbolo
móvel. Responda:
a) Qual o valor da massa de 4,00 x 10−4 m3 de mercúrio, sabendo que sua massa especí�ca
é 1,36 x 104 kg/m3?
b) Qual o valor do peso dessa quantidade de massa de mercúrio?
c) Qual o valor da pressão total a uma altura de 1,2 m dentro desse cilindro?
d) Qual o valor da pressão manométrica no mesmo ponto de 1,2 m de altura do cilindro?
e) O êmbolo possui um raio de 0,3 m. Calcule a força exercida pelo mercúrio sobre o êmbolo
do cilindro (considere a pressão manométrica).
2) Um cubo de um certo material tem 0,040 m de aresta e uma massa de 0,48 kg. Qual
é a massa especí�ca do material?
3) Sinalize com (V) para as a�rmações verdadeiras e (F) para as a�rmações falsas.
( ) A uma dada profundidade, a pressão é a mesma em todos os pontos do líquido.
( ) Quanto mais denso o líquido, menor a pressão.
( ) A massa especí�ca da água aumenta com a profundidade.
( ) Quando a profundidade aumenta, o peso da água que está acima desse profundidade
aumenta.
( ) A força de empuxo depende do volume do líquido deslocado.
( ) Em um escoamento laminar de um �uido, as partículas desse �uido descrevem trajetórias
paralelas.
4) O usuário de uma alavanca hidráulica aplica uma força F ao longo de uma distância
d. Qual é o resultado mais provável da aplicação da força?
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a) Uma força maior é obtida ao longo da mesma distância d.
b) Uma força maior é obtida ao longo de uma distância maior que d.
c) Uma força maior é obtida ao longo de uma distância menor que d.
d) A mesma força é obtida ao longo de uma distância menor que d.
e) Uma força menor é obtida ao longo de uma distância menor que d.
5) A área da seção reta de um oleoduto muda bruscamente em um certo ponto, como
mostra a �gura. No lado A, em que o raio do cano é 1,5 m e a velocidade é 0,5 m/s, o
escoamento mássico do óleo é 725 kg/s. a) Qual a massa especí�ca do óleo? b) Qual é a
velocidade no lado B, onde o raio do cano é 0,5 m? 6) Que volume de hélio (massa especí�ca:
0,179 kg/m3 ) tem a mesma massa que 5,0 m3 de nitrogênio (massa especí�ca: 1,25 kg/m3)?
7) Nas regiões frias, muitas pessoas usam sapatos de neve no inverno. Esses sapatos têm
uma sola muito mais larga e comprida que os sapatos normais. Por que é mais fácil andar
com eles em uma superfície coberta de neve?
8) Uma certa quantidade de hélio é colocada em um recipiente cilíndrico dotado de um
pistão. O pistão tem uma massa de 8,7 kg e um raio de 0,013 m. Se o sistema está em
equilíbrio, qual é a pressão exercida pelo gás sobre o pistão?
9) Uma piscina com 15,0 m de largura e 20,0 m de comprimento está cheia até a borda.
Se a força total que a água exerce sobre o fundo da piscina é 5,4 x 107 N, qual é a pressão
da água no fundo da piscina?
10) Você está passando as férias nas Montanhas Rochosas e decide subir até o alto de
uma montanha em um teleférico. Durante a subida, seus ouvidos estalam por causa da
mudança da pressão atmosférica. Em que sentido seus tímpanos se deslocaram?
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a) Para dentro, porque a pressão do lado de fora do ouvido �cou maior que a pressão do
lado de dentro.
b) Para dentro, porque a pressão do lado de fora do ouvido �cou menor que a pressão do
lado de dentro.
c) Em nenhum sentido. O som que você ouviu foi o de bolhas de ar estourando no ouvido
médio.
d) Para fora, porque a pressão do lado de fora do ouvido �cou menor que a pressão do lado
de dentro.
e) Para fora, porque a pressão do lado de fora do ouvido �cou maior que a pressão do lado
de dentro.
11) As o�cinas usam macacos hidráulicos para levantar automóveis e facilitar o traba-
lho dos mecânicos. Em um desses macacos, ar comprimido com uma pressão manométrica
máxima de 5,0 x 105 Pa é usado para levantar um pistão de seção reta circular com um raio
de 0,15 m. Qual é o peso máximo que pode ser levantado por esse macaco?
12) Usando uma balança de precisão, uma pessoa pesa uma certa quantidade de gesso
hidratado em bloco. Ao repetir o experimento em uma piscina, a pessoa registra na balança
150 N a menos do valor registrado no ar.
a) Porque há diferença nos valores registrados na mesma balança quando o gesso é medido
imerso em água e em ar?
b) Qual o valor da força de empuxo quando o gesso é colocado em água?
c) Considerando a massa especí�ca da água igual a 1000 kg/m3, qual o volume do bloco de
gesso?
d) Considerando a massa especí�ca do gesso igual a 2000 kg/m3, qual o valor do peso do
gesso?
e) O valor do peso varia quando imerso em água?
13) Um pedaço de carvão vegetal �utua em um tanque de água com 40% do seu volume
submerso. Considerando a massa especí�ca da água igual a 1000 kg/m3, qual o valor da
massa especí�ca do carvão vegetal?
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14) Um êmbolo com uma seção reta a é usado em uma prensa hidráulica para exercer
uma pequena força de módulo f sobre um líquido que está em contato, por meio de um tubo
de ligação, com um êmbolo maior de seção reta A. Qual o valor máximo da força F para que
o sistema �que em equilíbrio considerano que o raio de A é 3 vezes maior que o raio de a, e
que a força f é de 100 N?
15) A �gura abaixo mostra o jato de água que sai de uma torneira. O jato �ca mais �no
durante a queda. As áreas das seções retas indicadas são A0 = 1.5 m
2 e A = 0.25 m2. Qual
a vazão da torneira, sabendo que v = 1,7 m/s? Qual o valor da velocidade na área A0?
16) Um objeto sólido, com massa de 0,6 kg e volume de 1 litro (= 0,001 m3), está par-
cialmente imerso em um líquido, de maneira que 80% do seu volume está submerso. Qual a
massa especí�ca do líquido?
17) Marque a alternativa que explica por que os navios, mesmo sendo feitos de um ma-
terial mais denso que água, conseguem �utuar.
a) Os navios �utuam, pois seu volume é muito superior à sua massa.
b) Os navios �utuam, pois o empuxo sobre o navio é superior ao seu peso.
c) Os navios �utuam, pois o empuxo sobre o navio é inferior ao seu peso.
d) Os navios �utuam, pois o volume de líquido deslocado corresponde ao seu peso.
e) Os navios �utuam, pois o volume de líquido deslocado é superior ao seu peso.
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18) Determine o empuxo que atua sobre um corpo de volume 1 m3, totalmente imerso
em um �uido com massa especí�ca de 500 kg/m3, em um local onde a gravidade é 10 m/s2.
19) Um iceberg, cuja massa especí�ca é de 920 kg/m3, encontra-se em equilíbrio de
�utuação em um lugar onde a massa especí�ca da água do mar é de 1050 kg/m3. Indique
a porcentagem aproximada de volume do iceberg que permanece abaixo da superfície do mar.
20) Um objeto é colocado dentro de um piscina e observa-se que o seu peso �cou 150 N
a menos de quando o objeto encontra-se fora da piscina. Se este objeto possui massa igual
a 20 kg, qual o peso aparente deste objeto quando imerso na piscina? Considere o valor da
gravidade de 10 m/s2.