Lista 1 - Mecânica de Fluidos_acc9cde31fa7d200b0ed8d146aa80c9e

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
CÂMPUS UNIVERSITÁRIO DE GURUPI
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CET230 - Física 2021.2
Prof. Rafael Ferreira
Lista de Exercícios 1 - Mecânica dos Fluidos
Instruções :
A. Resolva todas as questões, digitalize e envie pelo sistema em formato
.pdf de modo legível;
B. Enumere as páginas contendo as respostas;
C. As respostas precisam conter todos os cálculos realizados.
1) Você compra uma peça retangular de metal com dimensões de 5,0 x 15,0
x 30,0 mm e massa igual a 0,0158 kg. O vendedor diz que o metal é ouro.
Para verificar se é verdade, você deve calcular a densidade média da
peça. Qual foi o valor obtido? Você foi enganado?
2) (a) Qual é a densidade média do Sol? (b) Qual é a densidade média de
uma estrela de nêutrons que possui a mesma massa que o Sol, mas um
raio de apenas 20,0 km?
3) Uma esfera de chumbo e uma esfera de alumínio uniformes têm a mesma
massa. Qual é a razão entre o raio da esfera de alumínio e o raio da esfera
de chumbo?
4) Chaminés negras. Chaminés negras são jatos vulcânicos quentes que
emitem fumaça no fundo do oceano. Muitas dessas chaminés estão
repletas de animais exóticos, e alguns biólogos acreditam que a vida na
Terra tenha começado ao redor delas. Os jatos variam em profundidade
de cerca de 1.500 a 3.200 m abaixo da superfície. Qual é a pressão
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manométrica em um jato a 3.200 m de profundidade, supondo que a
densidade da água não varie? Dê sua resposta em pascals e atmosferas.
5) Oceanos em Marte. Cientistas encontraram indícios de que Marte pode
ter tido um oceano com 0,500 km de profundidade. A aceleração da
gravidade em Marte é 3,71 m/s² . (a) Qual seria a pressão manométrica no
fundo desse oceano, supondo que ele fosse de água doce? (b) A que
profundidade você precisaria descer nos oceanos da Terra para ser
submetido à mesma pressão manométrica?
6) O líquido no manômetro de tubo aberto indicado na Figura 14.8 é o
mercúrio, y1 = 3,00 cm e y2 = 7,00 cm. A pressão atmosférica é igual a
98000 Pascal. (a) Qual é a pressão absoluta no fundo do tubo em forma
de U? (b) Qual é a pressão absoluta no tubo aberto a uma profundidade de
4,0 cm abaixo da superfície livre? (c) Qual é a pressão absoluta do gás no
tanque? (d) Qual é a pressão manométrica do gás em pascals?
7) Uma esfera de plástico oca é mantida submersa em um lago de água doce
amarrada a uma corda presa no fundo do lago. O volume da esfera é igual
a 0,650 m³ , e a tensão na corda é igual a 1.120 N. (a) Calcule a força de
empuxo exercida pela água sobre a esfera. (b) Qual é a massa da esfera?
(c) A corda se rompe e a esfera sobe até a superfície. Quando ela atinge o
equilíbrio, qual é a fração do volume da esfera que fica submersa?
8) No elevador hidráulico mostrado na Figura 14.7, qual deve ser a razão
entre o diâmetro do braço do recipiente sob o carro e o diâmetro do braço
do recipiente onde a força é aplicada para que um carro de 1.520 kg possa
ser erguido com uma força F1 de apenas 125 N?
9) O pistão de um elevador hidráulico de carros possui diâmetro igual a 0,30
m. Qual é a pressão manométrica, em pascals, necessária para elevar um
carro com massa igual a 1.200 kg? Expresse essa pressão também em
atmosferas.
10) Uma amostra de minério pesa 17,50 N no ar. Quando ela é suspensa
por uma corda leve e totalmente imersa na água, a tensão na corda é igual
a 11,20 N. Calcule o volume total e a densidade da amostra.
11) A água corre para dentro de uma fonte, enchendo todos os tubos, a
uma taxa constante de 0,750 m³/s. (a) Com que velocidade a água jorraria
de um buraco de 4,50 cm de diâmetro? (b) Com que velocidade ela
jorraria se o diâmetro do buraco fosse três vezes maior?
12) Um chuveiro comum possui 20 aberturas circulares, cada uma com
raio de 1,0 mm. O chuveiro é conectado a um cano de plástico de raio
igual a 0,80 cm. Se a velocidade da água nesse cano é 3,0 m/s, qual é sua
velocidade ao sair pelas aberturas do chuveiro?
13) A água escoa em um tubo cilíndrico cuja seção reta possui área
variável. Ela enche completamente o tubo em todos os pontos. (a) Em um
ponto, o raio do tubo é igual a 0,150 m. Qual é a velocidade da água
nesse ponto se a vazão volumétrica no tubo é igual a 1,20 m3 /s? (b) Em
um segundo ponto, a velocidade da água é igual a 3,80 m/s. Qual é o raio
do tubo nesse ponto?
14) A água escoa em um tubo cuja seção reta possui área variável e enche
completamente o tubo em todos os pontos. No ponto 1, a seção reta
possui área igual a 0,070 m2 e o módulo da velocidade do fluido é igual a
3,50 m/s. (a) Qual é a velocidade do fluido nos pontos em que a seção
reta possui área igual a (i) 0,105 m² ? (ii) 0,047 m² ? (b) Calcule o volume
da água descarregada pela extremidade aberta do tubo em 1 hora.
15) Em um ponto de um encanamento, a velocidade da água é 3,0 m/s e a
pressão manométrica é igual a 5,00 x 104 Pa. Calcule a pressão
manométrica em um segundo ponto, 11,0 m abaixo do primeiro, sabendo
que o diâmetro do cano no segundo ponto é igual ao dobro do diâmetro
do primeiro.
16) Um tanque selado que contém água do mar a uma altura igual a 11,0
m também contém ar acima da água a uma pressão manométrica de 3,0
atm. A água escoa para fora através de um pequeno orifício na base do
tanque. Calcule a velocidade com que a água está se escoando.
17) Um pequeno orifício circular com diâmetro igual a 6,00 mm é cortado
na superfície lateral de um grande tanque de água, a uma profundidade de
14,0 m abaixo da superfície. O topo do tanque está aberto para a
atmosfera. Ache (a) a velocidade de efluxo da água; (b) o volume de água
descarregado por segundo.