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CENTRO UNIVERSITÁRIO GERALDO DI BIASE FERP – Fundação Educacional Rosemar Pimentel Disciplina: Física II Professor: Alexandre Yasuda Miguelote Cursos: Engenharias Civil, de Produção, Ambiental e Sanitária 2ª LISTA DE EXERCÍCIOS - FLUIDOS Densidade: 1) Você ganha na loteria e decide impressionar seus amigos exibindo um cubo de ouro de R$ 1 milhão. O ouro está sendo vendido a R$ 426,60 por onça troy e uma onça troy equivale a 31,1035 g. Qual seria a altura do seu cubo de R$ 1 milhão? 2) Duas esferas uniformes, uma de chumbo e outra de alumínio, possuem a mesma massa. Qual a razão entre o raio da esfera de alumínio e o da esfera de chumbo? Pressão: 3) Uma janela de escritório tem 3,4 m de largura por 2,1 m de altura. Como resultado da passagem de uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora do edifício cai para 0,96 atm, mas no interior do edifício permanece em 1,0 atm. Qual é o módulo da força que empurra a janela para fora, por causa dessa diferença de pressão? 4) Os quatro pneus de um automóvel são inflados a uma pressão manométrica de 200 kPa. Cada pneu tem uma área de 0,0240 m2 em contato com o solo. Determine o peso do automóvel. Fluidos em Repouso: 5) 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 1,06×103 kg/m3. 6) Que pressão manométrica uma máquina deve produzir para sugar lama com uma massa específica de 1800 kg/m3 através de um tubo e fazê-la subir 1,5 m? 7) Uma piscina de natação tem as dimensões de 30,0 m × 10,0 m e um fundo horizontal. Quando a piscina é cheia até uma profundidade de 2,00 m com água doce, qual é a força exercida pela água no fundo? Em cada extremidade? Em cada lado? 8) Um tubo em forma de U está aberto em ambas as extremidades e contém uma porção de mercúrio. Uma quantidade de água é cuidadosamente derramada na extremidade esquerda do tubo até que a altura da coluna de água seja igual a 15,0 cm (Fig. 1). (a) Qual é a pressão manométrica na interface água-mercúrio? (b) Calcule a distância vertical h entre o topo da superfície do mercúrio do lado direito e o topo da superfície de água do lado esquerdo. Fig. 1 Medindo a Pressão: 9) A coluna de um barômetro de mercúrio (Fig. 2) tem uma altura h = 740 mm. A temperatura é -5,0ºC, na qual a massa específica do mercúrio é ρ = 1,36 × 104 kg/m3. A aceleração de queda livre no local onde se encontra o barômetro é g = 9,80 m/s2. Qual é a pressão atmosférica medida pelo barômetro? Fig. 2 10) Para sugar limonada, com uma massa específica de 1000 kg/m3, usando um canudo para fazer o líquido subir 4,0 cm, que pressão manométrica mínima (em atmosferas) deve ser produzida pelos pulmões? 11) Blaise Pascal duplicou o barômetro de Torricelli usando um vinho tinto Bordeaux, de densidade 984 kg/m3, como fluido de trabalho (Fig. 3). Qual foi a altura h da coluna de vinho para a pressão atmosférica normal (1,00 atm)? Fig. 3 Princípio de Pascal: 12) Um êmbolo com uma seção reta de área 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 seção reta de área A (Fig. 4). (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 3,80 cm e 53,0 cm, qual é o módulo da força que deve ser aplicada ao êmbolo menor para equilibrar uma força de 20,0 kN aplicada ao êmbolo maior? Fig. 4 13) O pistão pequeno de um elevador hidráulico tem uma área de seção transversal de 3,00 cm2 e o grande, de 200 cm2 (Fig. 5). Que força deve ser aplicada ao pistão pequeno para que o elevador levante uma carga 15,0 kN? Fig. 5 Princípio de Arquimedes: 14) Uma âncora de ferro de densidade 7870 kg/m3 parece ser 200 N mais leve na água que no ar. (a) Qual é o volume da âncora? (b) Quanto ela pesa no ar? 15) Um bloco de metal de 10,0 kg mede 12,0 cm × 10,0 cm × 10,0 cm é suspenso por uma balança e imerso na água, como mostrado na Fig. 6. A dimensão de 12,0 cm é vertical e o topo do bloco está 5,00 cm abaixo da superfície da água. (a) Quais são as forças agindo no topo e no fundo do bloco? (Considere a pressão atmosférica como sendo 1,013 × 105 N/m2.) (b) Qual é a leitura da balança da mola? Fig. 6 RESPOSTAS: Densidade: 1) 15,6 cm 2) 1,6 Pressão: 3) 2,9×104 N 4) 1,92×104 N Fluidos em Repouso: 5) 1,90×104 Pa 6) -2,6×104 Pa 7) 5,88 MN, 196 kN, 588 kN 8) (a) 1470 Pa; (b) 13,9 cm Medindo a Pressão: 9) 9,86×104 Pa 10) -3,9×10-3 atm 11) 10,5 m Princípio de Pascal: 12) (a) A f a ; (b) 103 N 13) 225 N Princípio de Arquimedes: 14) (a) 2,04×10-2 m3; (b) 1,57 kN 15) (a) 1,0179×103 N para baixo, 1,0297×103 N para cima; (b) 86,2 N