Lista Fluidos ondas

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS – DCEN 
CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA – BCT DISCIPLINA DE ONDAS E TERMODINÂMICA 
PROFA. SUBÊNIA MEDEIROS 
 
 Lista de Exercício – MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 
1. Uma janela de escritório tem 3,4m de largura por 2,1m de altura. Como resultado da 
passagem de uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora do edifício cai para 0,96atm, 
mas no interior do edifício permanece em 1,0atm. Qual é o módulo da força que empurra a 
janela para fora por causa dessa diferença de pressão? 
2. Calcule a diferença hidrostática entre a pressão arterial no cérebro e no pé de uma pessoa 
com 1,83m de altura. A massa específica do sangue é 1,06 x 103 kg/m³. 
3. A profundidade máxima dmax a que um mergulhador pode descer com um snorkel (tubo de 
respiração) é determinada pela massa específica da água e pelo fato de que os pulmões 
humanos não funcionam com uma diferença de pressão (entre o interior e o exterior da 
cavidade torácica) maior que 0,050atm. Qual é a diferença entre o dmax da água doce e o da 
água do Mar Morto (a água natural mais salgada do mundo, com massa específica de 1,5 x 
10³ kg/m³)? 
4. Um cilindro alto com uma área de seção reta igual a 12,0cm² está parcialmente cheio de 
mercúrio: a superfície do mercúrio está 5,0cm acima do fundo do cilindro. Despeja-se água 
lentamente sobre o mercúrio, e os dois fluidos não se misturam. Que volume deve ser 
acrescentado para dobrar a pressão manométrica no fundo do cilindro? 
5. Para sugar limonada, com uma massa específica de 1000kg/m³, usando um canudo para 
fazer o líquido subir 4,0cm, que pressão manométrica mínima (em atmosferas) deve ser 
produzida pelos pulmões? 
6. 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, através de um tubo de 
ligação com um êmbolo maior de seção reta A (de 
acordo com a figura ao lado). (a) Qual é o módulo F da 
força que deve ser aplicada ao êmbolo maior para que o 
sistema fique em equilíbrio? (b) Se os diâmetros dos 
êmbolos são 3,80cm e 53,0cm, qual é o módulo da força 
que deve ser aplicada ao êmbolo menor para equilibrar 
uma força de 20,0kN aplicada ao êmbolo maior? 
 
 
7. Um barco que flutua em água doce desloca um volume de água que pesa 35,6kN. (a) Qual 
é o peso da água que este barco desloca quando flutua em água salgada de massa 
específica 1,10 x 10³ kg/m³? (b) Qual a diferença entre o volume de água doce e o volume 
de água salgada deslocados? 
 
8. Existe uma profundidade máxima na qual uma mergulhadora pode 
respirar através de um tubo snorkel (respirador), porque à medida 
que a profundidade aumenta, a diferença de pressão também 
aumenta, tendendo a forçar os pulmões da mergulhadora. Como o 
snorkel liga o ar dos pulmões à atmosfera sobre a superfície livre, a 
pressão no interior dos pulmões é igual a 1,0atm . Qual é a diferença 
de pressão entre o exterior e o interior dos pulmões da mergulhadora 
a uma profundidade igual a 6,1m? Suponha que a mergulhadora 
esteja mergulhada em água doce. 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS – DCEN 
CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA – BCT DISCIPLINA DE ONDAS E TERMODINÂMICA 
PROFA. SUBÊNIA MEDEIROS 
 
 
9. Uma piscina mede 5,0m de 4,0m de largura e 3,0m de profundidade. Determine a força 
exercida pela água sobre a) o fundo da piscina; b) ambas as extremidades da piscina. 
Despreze a força exercida pela pressão do ar. 
10. A propaganda de certo carro afirma que ele flutua na água. (a) Sabendo-se que a massa do 
carro é igual a 900kg e seu volume interno é de 3,0m³, qual é a fração do carro que fica 
submersa quando ele flutua? Despreze o volume do aço e de outros materiais. (b) A água 
penetra gradualmente por uma brecha deslocando o ar do interior do carro. Que fração do 
volume interno do carro ficará cheia quando ele afundar? 
11. Um bloco de gelo flutua sobre água doce. Qual deve ser o volume mínimo do bloco para 
que uma mulher de 45,0Kg possa ficar em pé sobre o bloco sem molhar os pés? ρ = 980 
Kg/m3. 
12. Uma mangueira de incêndio deve poder lançar água no topo de um prédio de 35,0m de 
altura quando apontada para cima. A água entra na mangueira com uma taxa constante de 
0,500 m³/s e sai por um esguicho redondo. (a) Qual é o diâmetro máximo que esse esguicho 
pode ter? (b) Se o único esguicho disponível possuir o dobro do diâmetro, qual é o ponto 
mais alto que a água atingirá? 
13. A entrada da tubulação da figura ao lado tem uma 
seção reta de 0,74m² e a velocidade da água é 
0,40m/s. Na saída, a uma distância D = 180m abaixo 
da entrada, a seção reta é menor que a da entrada e 
a velocidade da água é 9,5m/s. Qual é a diferença de 
pressão entre a entrada e a saída? 
14. Na figura abaixo, água doce atravessa um cano 
horizontal e sai para a atmosfera com uma velocidade v1 = 15m/s. Os diâmetros dos 
segmentos esquerdos e direito do cano são 5, cm 
e 3,0cm. (a) Que volume de água escoa para a 
atmosfera em um período de 10min? Quais são 
(b) a velocidade v2 e (c) a pressão manométrica 
no segmento esquerdo do tubo? 
15. A água de um grande tanque aberto com paredes 
verticais possui uma profundidade H. Um orifício é aberto 
na parte vertical a uma profundidade h abaixo da 
superfície da água. a) Qual a distância R entre a base do 
tanque e o ponto onde a água atinge o solo? b) A qual 
distância, acima da base do tanque devemos fazer um 
segundo furo para que a água tenha o mesmo alcance 
que o anterior? c) A qual distância devemos fazer um furo 
para que a corrente de água tenha um alcance máximo? 
 
16. O tubo horizontal da figura ao lado apresenta seção 
reta com área igual a 40,0cm2 em sua parte mais larga 
e 10,0cm2 em sua constrição. A água flui no tubo com 
vazão volumétrica igual a 6,0x10-3 m3/s (6,0L/s). 
Calcule a) a velocidade de escoamento em cada seção 
reta; b) a diferença de pressão entre essas duas partes; 
c) a diferença de altura entre os dois níveis do mercúrio 
existente no tubo em forma de U. 
 
 
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CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA – BCT DISCIPLINA DE ONDAS E TERMODINÂMICA 
PROFA. SUBÊNIA MEDEIROS 
 
 
17. Na figura abaixo, a água escoa em regime estacionário da seção esquerda da tubulação 
parte A, cujo raio é 2R, para a seção direita da tubulação parte B, de raio 3R. A velocidade 
da água na seção central, raio R, é 0,500m/s. Qual é o trabalho resultante realizado sobre 
0,400m3 de água quando ela se move da seção esquerda para a seção direita? 
 
 
 Gabarito 
 
1. 2,9x104 N. 
2. 1,9x104 Pa. 
3. 0,17 m. 
4. 816 cm3. 
5. 392 Pa. 
6. F=(A/a)f; f=103 N. 
7. 3,53x104 N; 3,27 m3. 
8. ,0x104 Pa. 
9. 5,9x105 N; 1,76x105N. 
10. 30%;70%. 
11. 0,562 m3. 
12. 15,6 cm; h= 2,19 m. 
13. 1,72x106 Pa. 
14. 6,4 m3; 5,4 m/s; 1,99x105 Pa = 1,97 atm. 
15. R = [h(H-h)]1/2; H = h1+h2; H=h/2. 
16. 6,00m/s; 1,69x104 Pa; 13,7 cm. 
17. -2,50 J. 
A B R