Faculdade Presidente Antônio Carlos de Ipatinga

TRABALHO DE FÍSICA (2012-2)

DISCIPLINA: FÍSICA II

PROF. SANDRO FARIAS

CURSOS: Engenharia Civil, Engenharia Ambiental, e Engenharia de Produção.

CONTEÚDO: HIDROSTÁTICA e HIDRODINÂMICA

1. Temos dois tubos cilíndricos A e B de diâmetro D e D/4, respectivamente. Os cilindros

formam um sistema de macaco hidráulico e os êmbolos são móveis. Considerando o

sistema em equilíbrio e desprezando o peso dos êmbolos, ache a razão entre as

intensidades das forças FA/FB.

2. Submerso em um lago, um mergulhador constata que a pressão absoluta no medidor que

se encontra no seu pulso corresponde a 1,6 . 105 N/m2. Um barômetro indica ser a pressão

atmosférica local 1 . 105 N/m2. Considere a massa específica da água sendo 103 kg/m3 e a

aceleração da gravidade, 10 m/s2. Em relação à superfície, o mergulhador encontra-se a

que profundidade:

3. Um cubo de madeira flutua na água com 31

de seu volume imerso. Quando vale a razão

entre as densidades da água e da madeira md

da :

4. Calcule a densidade da solução obtida pela mistura de 1 l de água com 0,5 l de outro

líquido, sabendo que a densidade da água é de 1 g/cm3 e a do outro líquido, de 0,8 g/cm3.

5. Uma pedra pesa 5,0 N e quando mergulhada em água aparenta ter peso de 3,6 N, devido

ao empuxo que recebe. Quanto vale o empuxo sobre a pedra:

6. Um objeto de massa específica do flutua em um líquido de massa específica d1. Somente

a metade do volume do corpo está submersa no líquido. Quanto vale a razão 1d

do :

7. Três líquidos não miscíveis estão em uma proveta, conforme a figura ao lado. A pressão

hidrostática P no interior dos líquidos pode ser representada, em função da altura h,

pelo gráfico (Po = pressão atmosférica):

8. As esferas maciças A e B, que têm o mesmo volume e foram coladas, estão em equilíbrio,

imersas na água. Quando a cola que as une se desfaz, a esfera A sobe e passa a flutuar, com

metade de seu volume fora da água.

a) Qual a densidade da esfera A?

b) Qual a densidade da esfera B?

9. Uma esfera homogênea flutua em água com um hemisfério submerso e em óleo, com 4

3 de

seu volume submersos. A razão entre as massas específicas da água e do óleo é:

10. Um corpo está completamente submerso em um líquido num recipiente. Sabe-se que a

força do corpo sobre o fundo do recipiente é igual a três vezes o valor do empuxo exercido

pelo líquido sobre o corpo. A razão entre a massa específica do líquido e a massa específica

do corpo é:

11. Um tubo em U, de secção constante, contém dois líquidos imiscíveis L1 e L2, de densidade

1,0 g/cm3 e 0,80 g/cm3, respectivamente. A situação de equilíbrio é mostrada na figura 1.

Coloca-se no ramo do líquido L1 um terceiro líquido L3, que não se mistura com os

anteriores e cuja densidade é 0,60 g/cm3. O líquido L3 ocupa no tubo uma altura de 10 cm

(figura 2). O desnível entre as superfícies livres nos dois ramos, após o equilíbrio, vale, em cm:

12. Considere o Princípio de Arquimedes aplicado às situações descritas e responda:

a) Um submarino está completamente submerso, em repouso, sem tocar o fundo do mar.

O módulo do empuxo, exercido pela água no submarino é igual, maior ou menor que o

peso do submarino?

b) Quando o submarino passa a flutuar, em repouso, na superfície do mar, o novo valor do

empuxo, exercido pela água no submarino, será menor que o valor da situação anterior

(completamente submerso). Explique por quê.

13. Um bloco de madeira, de peso 4.000 N e dimensões indicadas na figura, é colocado para

flutuar em água de densidade 1,0 g/cm3 . No equilíbrio, qual a altura h do bloco imerso na

água?

14. Um cilindro metálico com 4,0 kg de massa é suspenso por uma mola, ocorrendo o

equilíbrio quando esta se alonga 8,0 cm, como ilustra a figura I. O cilindro agora é

mergulhado em um recipiente com água, ocorrendo uma nova situação de equilíbrio, como

ilustra a figura II.

Dados:

massa específica da água ρ(H2O) = 1,0 kg / litro

aceleração da gravidade g = 10 m/s2

massa específica do material do cilindro ρ (cilindro) = 8,0 kg/litro

a) Represente, na figura III, todas as forças que agem sobre o cilindro e escreva o nome do

agente causador de cada uma delas.

b) Calcule a distensão da mola nessa nova situação de equilíbrio, mostrada na figura II.

15. A razão entre a massa e o volume de uma substância, ou seja, a sua massa específica,

depende da temperatura. A seguir, são apresentadas as curvas aproximadas da massa

em função do volume para o álcool e para o ferro, ambos à temperatura de 0°C.

Considere ρf a massa específica do ferro e ρA a massa específica do álcool. De acordo com o

gráfico, a razão ρf/ρA é igual a:

16. A janela retangular de um avião, cuja cabine é pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m.

Quando o avião está voando a uma certa altitude, a pressão em seu interior é de,

aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a pressão ambiente fora do avião é de 0,60 atm.

Nessas condições, a janela está sujeita a uma força, dirigida de dentro para fora, de qual

intensidade? dados:1 atm = 105 Pa = 105 N/m2.

17. Um sistema hidráulico, constituído por dois vasos cilíndricos, comunicantes, de diâmetros

D1 e D2 sendo D1 >D2 é representado na figura a seguir. Sendo g a aceleração da

gravidade, quanto vale a massa que ficará em repouso sobre o pistão de diâmetro D1,

quando aplicamos uma força de módulo F ao pistão de diâmetro D2:

18. A figura representa uma prensa hidráulica.

Determine o módulo da força F aplicada no êmbolo A, para que o sistema esteja em

equilíbrio.

19. Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completa-mente, utilizando um conduto de área de seção transversal 25 cm2, são necessárias 8 h. a) Qual é a vazão de água através do conduto? b) Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? c) Com que velocidade sobe o nível de água da piscina? 20. As superfícies Sl e S2 do tubo indicado na figura possuem, respectivamente, áreas AI e A2, tais que A2 = 3 A1. Um gás flui pelo tubo, atravessando as seções Sl e S2 com velocidades vl e v2, respectivamente. Determine a relação v1/v2. 21. Um líquido de densidade d = 1,2 • IO3 kg/m3 flui pelo tubo indicado na figura, passando pelo ponto 1 com velocidade vl = 5,0 m/s e pelo ponto 2 com velocidade v2 = 2,0 m/s. A pressão estática no ponto 1 é p1 = 2,4 • IO3 Pa.

Determine: a) a razão entre as áreas das seções transversais Sl e S2; b) a pressão estática no ponto 2. 22. Pretende-se medir a velocidade vl de um líquido que escoa por uma canalização. Para isso, insere-se na canalização um tubo de Venturi, conforme a figura (h: desnível do líquido existente nos tubos verticais; g: aceleração da gravidade; Al e A2: áreas das seções transversais S1 e S2).

Prove que

1

22

2

1

1

−

=

A

A

ghv

23. Um tubo de Pitot é inserido numa canalização, por onde escoa um líquido de densidade d= 1,6 • IO3 kg/m3.0 líquido manométrico é o mercúrio, de densidade dM = 13,6 • IO3 kg/m3. O desnível h é de 20 cm.

Considerando g = 10 m/s2, determine: a) a diferença de pressão estática entre os pontos 2 e 1; b) a velocidade de escoamento do líquido. 24. Considere duas regiões distintas do leito de um rio: uma larga A com área de seção transversal de 200 m2, e outra estreita B, com 40 m2 de área de seção transversal. A velocidade do rio na região A tem módulo igual a 1,0 m/s. De acordo com a equação da continuidade aplicada ao fluxo de água, calcule a velocidade do rio na região B. 25. Um líquido, suposto incompressível, escoa através de uma mangueira cilíndrica de raio r enche um recipiente de volume V um intervalo de tempo t. Calcule a velocidade de escoamento do líquido, suposta constante. 26. Através de uma tubulação horizontal de seção reta variável, escoa água, cuja densidade é 1,0 • IO3 kg/m3. Numa seção da tubulação, a pressão estática e o módulo da velocidade valem, respectivamente, 1,5 • IO5 N/m2 e 2,0 m/s. Qual é o valor da pressão estática em outra seção da tubulação, onde o módulo da velocidade vale 8,0 m/s, em N/m2.