Lista fenomenos termicos e fluidos

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1a. Lista de Fen. Térmicos e fluidos - valor: 1,5 pontos. Use Patm = 1, 01 × 105 Pa.
Instruções:
a) Esta lista deve ser feita a̧neta, escaneada (pode usar o celular como scanner) e enviada para o email:
mmdeoliveira@ufsj.edu.br.
b) Se sua lista tem mais de uma página você deve escaneá-la juntando as páginas em um único arquivo. O
arquivo enviado deve conter o seu nome.
c) Somente arquivos no formato .pdf serão aceitos. Todo o arquivo deve estar leǵıvel.
d) A lista deve ser enviada até as 23:59 do dia 10/06/2021. Listas entregues depois dessa não serão conside-
radas
e) Programe-se para terminar a lista antes da data acima, para evitar problemas de última hora com o envio.
f) O prof. enviará um ”recebido”assim que ler o email com a lista. Se não receber essa resposta, favor entrar
em contato o quanto antes.
1- Segundo a Agência Nacional de Petróleo (ANP), o etanol fornecido pelas bombas de abastecimentos em postos
de combust́ıveis deve ter uma densidade ρet entre 0,805 g/cm
3 e 0,811 g/cm3. Para verificar se existe adulteração
no combust́ıvel, instala-se um denśımetro que consiste de um cilindro com duas esferas de densidades diferentes,
ligeiramente maior e menor do que ρet. Na Figura abaixo podemos ver três amostras de combust́ıvel. Uma amostra
é de etanol puro e as outras duas amostras são misturas.
(a) Relacione as densidades do etanol e das duas esferas.
(b) Qual amostra está dentro dos padrões estabelecido pela ANP? Explique seu racioćınio.
(c) Relacione as densidades do etanol e das duas misturas.
2- Um cubo de alumı́nio (ρ = 2, 70× 103kg/m3) de massa 1, 00× 103kg é colocado em um tanque. Adiciona-se água
(ρ = 1, 00 × 103kg/m3) no tanque até que metade do cubo fique submerso.
(a) Qual é a força normal que atua sobre o cubo?
(b) Em seguida, uma quantidade de mercúrio (ρ = 13, 6 × 103kg/m3) é lentamente escoada para o tanque e se
deposita no fundo dele. Qual a profundidade da camada de mercúrio depositada para que a força normal no cubo se
anule?
3- Um sifão é usado para drenar água de um tanque, conforme a figura. O sifão possui um diâmetro uniforme.
Considere o escoamento estacionário e sem viscosidade, a densidade da água ρ = 1, 0 × 103kg/m3.
(a) Se a distância h = 1, 00 m, qual é a velocidade do fluido ao sair do sifão?
(b) Há alguma limitação na altura y para que o sifão funcione? Caso positivo, encontre o valor máximo de y.
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4- Suponha que um fluido tenha uma densidade que decresce com a altura z como ρ(z) = ρ0e
−z/z0 , onde ρ0 e z0 são
constantes adimensionais. O fluido está contido em um recipiente fechado com a forma de paraleleṕıpedo, com base
quadrada de lado L, e altura H. Considere a base do recipiente em z = 0. Encontre:
(a) como a pressão p(z) varia em função da altura z.
(b) Para z << z0, mostre que p(z) = p(H) + ρ0g(H − z).
Usando a expressão do item (b) acima, determine:
(c) a força que o fluido exerce sobre a base.
(d) a força que o fluido exerce sobre uma das paredes laterais.
(e) o torque da forca resultante sobre uma das paredes laterais em relação à base.
5- Uma seringa contém um medicamento com densidade igual à da água (Figura abaixo). O cano da seringa tem
uma área transversal A = 2, 50× 10−5 m2, e a agulha tem uma área transversal a = 1, 00× 10−8 m2. Na ausência de
força no êmbolo, a pressão em todos os lugares é de 1,00 atm. Uma força F de magnitude 2,00 N é exercida sobre o
atuador, fazendo que o medicamento jorre horizontalmente da agulha. Determine a velocidade que o medicamento
jorra pela ponta da agulha.
6- Um fluido ideal de densidade ρ = 2, 0 × 103 kg/m3, escoa através de um tubo horizontal com regiões 1 e 2,
conforme a Figura. Quando o fluido está na região 1, ele tem velocidade v1 = 0, 20 m/s e pressão P1 = 1, 2× 105 Pa.
Sabendo que o diâmetro na região 2 é um quarto do diâmetro do tubo na região 1:
(a) Qual é a velocidade do fluido que atravessa a região 2?
(b) Qual é a pressão interna no cano da região 2?
(c) Se na região 2 ha um tubo vertical com abertura para a atmosfera, qual é a altura h da coluna de fluido formada
nessa abertura?
7-Um recipiente de seção reta A contém um ĺıquido incompresśıvel de densidade ρ cuja superf́ıcie e mantida a pressão
constante p1. A uma profundidade h em relação à superf́ıcie do ĺıquido, abre-se um orif́ıcio pequeno de seção reta
a < A e esse ĺıquido começa a vazar para o exterior, que está à pressão atmosférica p0.
(a) A que velocidade este ĺıquido sai do orif́ıcio? Qual a vazão?
(b) Ajustando-se a pressão p1 é possvel conter o vazamento? Como?
(c) O que acontece com o orif́ıcio quando p1 = 0? Isto depende do valor de h?
8-(Balde de Newton) Um fluido de densidade uniforme é colocado em um recipiente ciĺındrico que é colocado para
girar em torno do seu eixo com velocidade angular constante ω. Determine a equação da superf́ıcie livre do fluido.
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