Lista de exercícios - Empuxo

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Lista 2 de exercícios complementares 
Fenômenos de transporte 4 
Exercícios sobre empuxo 
Exercícios do livro Potter & Wiggert, 2004 (Mecânica dos 
fluídos, editora Thomson). 
- Empuxo: 2.72; 2.73; 2.76; 2.78; 2.80; 2.82. 
Demais exercícios selecionados 
1 – Uma placa de peso desprezível tampa o orifício de 1 ft de 
diâmetro situado na parte superior de um tanque que contém ar e 
água, conforme ilustra a figura que segue. Um bloco de concreto (ρC 
= 150 lbm/f3) suspenso de volume de 1,5 ft3 está fixado à placa e 
encontra-se completamente imerso na água. Conforme mostra a 
figura abaixo. 
 
Um aumento da pressão na parte superior do tanque devido à entrada 
contínua de ar pressurizado, gera um aumento contínuo no valor de 
∆h do manômetro de mercúrio (Hg) inclinado. Determine o valor de 
∆h no momento em que a placa se eleva. Dados: ρÁgua = 1000 kg/m
3, 
ρHg = 13,6 g/cm
3. 
 
2 – Tem-se um tambor cilíndrico de diâmetro de 0,5 m e altura de 1 
m, o qual tem uma massa de 150 kg. O tambor está hermeticamente 
fechado (fundo e topo lacrados em metal e dentro com ar). Emborca-
se este tambor em uma piscina. Pergunta-se: que comprimento do 
tambor permanecerá acima da água? OBS: para simplificar o cálculo 
de volume, considere que o tambor terá estabilidade rotacional 
perfeita (descerá na direção de seu eixo, sem “deitar”). 
 
3 – Considere que o fundo do tambor do exercício 1 estivesse aberto 
para a atmosfera antes que o tambor fosse emborcado e responda 
qual comprimento do tambor permaneceria para fora da água nesse 
caso. Considerar estabilidade perfeita também nesse exercício, para 
facilitar as contas de volume. Considerar o ar como gás perfeito e 
desprezar a espessura das paredes do tambor. Dado: Patm = 101,36 
kPa. 
 
4 – Suponha que um tambor de diâmetro de 0,5 m, altura de 1 m e 
com fundo lacrado vá ser colocado em uma piscina profunda (6m de 
profundidade), mas que antes de lacrar seu topo com uma chapa 
soldada colocaremos certa quantidade de areia em seu interior. A 
massa do tambor vazio é 150Kg. 
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(a) Calcule a massa de areia necessária para que o tambor lacrado se 
torne neutralmente flutuante. Considere desprezível a massa de ar 
que será lacrada no tambor junto com a areia para efeitos de cálculo 
da força peso. 
(b) Descreva o que ocorreria se o tambor do item a fosse solto dentro 
da piscina a partir da atmosfera em certa altura em relação à 
superfície da água. Considere que você está observando o fenômeno 
a partir da borda da piscina, fixo ao chão. Despreze erros na massa 
necessária de areia, considerando que o corpo atinja exatamente a 
condição naturalmente flutuante. 
(c) Descreva as observações esperadas novamente, conforme pedido 
no item b, mas considere que um mergulhador libera o corpo 
submerso e sem velocidade (velocidade nula com referencial fixo a 
terra) em cerca de 2m de profundidade. 
(d) Considere que ao preencher o tambor o erro experimental insira 
uma quantidade além do necessário de areia (além da massa 
calculada no item a). Mesmo que o erro seja pequeno, as 
observações descritas no item b e c se alterariam? O que ocorreria ao 
adotar o procedimento de imersão descrito no item b? O que 
ocorreria se o procedimento de imersão do item c fosse adotado? 
(e) Refaça o item d, mas considere que o erro na massa de areia fez 
com que se inserisse quantidade insuficiente da mesma para atingir a 
condição de neutralmente flutuante.