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Duas caixas d’água cúbicas, de 1m de lado, estão conectadas por um cano cilíndrico de 2m de comprimento e 6cm de diâmetro. As caixas estão em altur...

Duas caixas d’água cúbicas, de 1m de lado, estão conectadas por um cano cilíndrico de 2m de comprimento e 6cm de diâmetro. As caixas estão em alturas diferentes. O cano está conectado na caixa mais alta a 4cm de sua base, e na caixa mais baixa a 14cm da tampa, conforme figura. Admitindo-se que inicialmente a caixa mais alta esteja totalmente cheia, que a caixa mais baixa esteja totalmente vazia e que 3 , então, na situação de equilíbrio, quando as alturas d’água estiverem no mesmo nível, os volumes de água, em litros, na caixa mais alta e na caixa mais baixa serão, respectivamente,


a) 117,3 e 877,3.
b) 223,5 e 771,1.
c) 232,1 e 762,5.
d) 317,3 e 677,3.
e) 371,3 e 623,3.

Essa pergunta também está no material:

Geometria Espacial - Prisma - Paralelepípedo e Cubos - [Fácil] - [159 Questões]
101 pág.

Enem Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do Paraná

💡 1 Resposta

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Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de Torricelli, que relaciona a velocidade de saída de um líquido por um orifício com a altura do líquido acima do orifício. A equação é dada por: v = sqrt(2gh) Onde v é a velocidade de saída do líquido, g é a aceleração da gravidade, h é a altura do líquido acima do orifício. Podemos utilizar essa equação para calcular a velocidade de saída do líquido em cada caixa, e em seguida, utilizar a equação de conservação de energia para calcular a altura final do líquido em cada caixa. Para a caixa mais alta, a altura do líquido acima do orifício é de 1 - 0,04 = 0,96 m. Substituindo na equação de Torricelli, temos: v1 = sqrt(2 * 3 * 0,96) = 3,11 m/s Para a caixa mais baixa, a altura do líquido acima do orifício é de 1 - 0,14 = 0,86 m. Substituindo na equação de Torricelli, temos: v2 = sqrt(2 * 3 * 0,86) = 3,01 m/s Agora podemos utilizar a equação de conservação de energia para calcular a altura final do líquido em cada caixa. A equação é dada por: mgh + (1/2)mv^2 = constante Onde m é a massa do líquido, g é a aceleração da gravidade, h é a altura do líquido e v é a velocidade do líquido. Como a massa do líquido é a mesma em ambas as caixas, podemos simplificar a equação para: gh + (1/2)v^2 = constante Substituindo os valores de h e v para cada caixa, temos: Para a caixa mais alta: 0,96 * 3 + (1/2) * 3,11^2 = constante constante = 8,83 Para a caixa mais baixa: 0,86 * 3 + (1/2) * 3,01^2 = constante constante = 8,83 Portanto, a altura final do líquido em ambas as caixas é de 8,83 m. O volume de água em cada caixa pode ser calculado multiplicando a altura final pela área da base da caixa. Como a caixa é cúbica, a área da base é de 1 m^2. Portanto, o volume de água em cada caixa é de: Caixa mais alta: 8,83 * 1 = 8,83 litros Caixa mais baixa: 0,14 * 1 + (1 - 0,14 - 0,96) * 1 = 0,9 litros Portanto, a resposta correta é a letra E) 371,3 e 623,3.

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