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Lista de Exercícios de Física 2)
(1ª PARTE: HIDROSTÁTICA)
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1. A unidade de medida de pressão de um calibrador de pneus é a libra-força por polegada ao
quadrado ou “psi”. Sabe-se que 1libra-força= 4,45 N e pol = 2,54cm. Ao parar num posto de
combustível, um motorista, numa linguagem informal, pede para regular a pressão dos pneus de
seu carro em “30 libras”.
a. Utilizando as informações corretas sobre a unidade de pressão, calcule a calibragem em Pa.
b. Considerando que 1atm= 105 Pa, qual a pressão manométrica dos pneus?
c. Supondo que a força, devido a diferença de pressão do pneu e a atmosfera, que age na parte
achatada do pneu, equilibra a reação do chão, calcule a área da parte achatada. Considere a
massa do carro de 800 kg.
2. Um tubo em U (figura) contém dois líquidos em equilíbrio estático. No braço direito, tem água
(
e no braço esquerdo tem óleo de densidade desconhecida. As alturas são
l= 135 mm e d= 12,3mm. Calcule a densidade do óleo?
3. Uma janela de escritório tem 3,4 m de largura por 2,1 de altura. Como resultado da passagem de
uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora cai para 0,96 atm, mas no interior permanece 1
atm. Qual é o modulo da força que empurra a janela para fora por causa dessa diferença de
pressão?
4. Um bloco de granito com formato de um paralelepípedo retângulo, com altura de 30cm, base com
larguras de 20cm x 50cm, encontra-se em repouso sobre uma superfície plana e horizontal.
a. Considerando a massa específica do granito igual a 2,5x10³ kg/m³, determine a massa do bloco.
b. Considerando g=10m/s², determine a pressão exercida pelo bloco sobre a superfície plana, em
N/m².
5. Uma sala de estar tem piso de dimensões 3,5m x 4,2m e altura de 2,4m. Considere:
, P0=1,01x105 Pa
a. Qual o peso do ar no interior dessa sala?
b. Que força a atmosfera exerce no chão dessa sala?
6. Um reservatório aberto de formato retangular contém água até uma altura de 5m. Determine:
a. A pressão exercida exclusivamente devido a água no fundo desse reservatório.
b. A pressão total que age no fundo do reservatório. Considere P0 = 105 Pa.
7. Por que o recipiente do soro sempre é colocado a determinada altura do braço de um paciente?
Explique como se pode calcular o valor dessa altura?
8. Habitualmente a pressão sanguínea é medida em centímetros de mercúrio, cmHg. Para uma
pessoa normal, seu valor é, em média, 10cmHg. Sendo 13,6x10³ kg/m³ a densidade do mercúrio e
considerando g=10m/s², determine a que altura mínima acima do braço de um paciente, deve ser
colocado o recipiente de soro para que o soro penetre na artéria. (suponha que a densidade do
soro seja igual a da água).
9. Um mergulhador raciocina que, se um respirador de 20cm funciona bem, então, um respirador de
6m também funcionaria. Se ele mergulhar nessa profundidade (ver figura), qual seria a diferença
de pressão entre a pressão externa sobre ele e a pressão do ar em seus pulmões? Por que ele se
encontra em perigo?
10. Que fração do volume de um iceberg que flutua na água do mar é visível?
11. Um balão esférico cheio de gás hélio tem raio 12,0m. O balão, os cabos de sustentação e a cesta
têm massa m= 196kg. Qual é a carga máxima M que o balão pode carregar, quando ele flutua a uma
altitude na qual a densidade do ar e do hélio são:
12. Encontre o aumento na pressão do fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma
força de intensidade 42N no êmbolo de uma seringa de raio 1,1cm.
13. (Optativo) Um peixe controla a sua profundidade na água através do ajuste da quantidade de ar
em ossos porosos ou em bolsas de ar para tornar sua densidade média igual a da água. Suponha
que, com as bolsas de ar vazias, um peixe tenha a densidade de 1,08 g/cm³. Para que fração do
seu volume, o peixe deve inflar suas bolsas de ar para reduzir sua densidade até o valor da
densidade da água? (Estes sacos são chamados bexigas natatórias).
= 1g/cm³.
14. Uma piscina tem as dimensões: 24,0m x 9,0m x 2,5m.
a. (Optativo) Quando ela está cheia de água, qual é a força (devido somente à água) sobre o fundo,
nas extremidades e nos lados?
b. Se você estiver preocupado com o fato das paredes e pisos de concreto se quebrarem, seria
apropriado levar em conta a pressão atmosféricas? Por quê?
15. (Optativo) A água se encontra a uma profundidade D abaixo da face vertical de um dique, como
na figura abaixo. Seja W a largura do dique.
a. Encontre a força horizontal resultante exercida no dique pela pressão manométrica da água.
b. Encontre o torque resultante devido à pressão manométrica da água, em relação ao ponto O.
c. Encontre o braço de alavanca, em relação ao ponto O, da força horizontal resultante sobre o dique.
16. Um pistom cilíndrico de área menor a é usado em uma prensa hidráulica para exercer uma
pequena força f num líquido confinado. Um tubo o conecta com outro pistom maior de área A
(figura).
a. Que força F o pistom maior sustentará?
b. Se o pistom pequeno tem um diâmetro de d= 3,8cm e o grande D= 53,0cm, que peso no pistom
pequeno sustentará 2,0 toneladas no pistom maior?
17. Uma lata tem volume de 1200cm³ e massa de 130g. Quantas gramas de balas de chumbo ela
poderia carregar sem que afundasse na água? A densidade do chumbo é de 11,4 g/m³.
18. Uma esfera oca, de raio interno igual a 8cm e raio externo igual a 9cm, flutua submersa pela metade
em um líquido de densidade 800 kg/m³.
a. Qual a massa da esfera?
b. Calcule a densidade do material de que ela é feita.
19. Um objeto cúbico de dimensão L= 0,6m de lado e massa M=450 kg é suspenso por um fio em um
tanque aberto com líquido de densidade de 1030,0 kg/m³ (ver figura).
a. Encontre a tração no fio.
b. Calcule o empuxo sobre o objeto, usando o Princípio de Arquimedes
e compare com a força resultante que o fluido exerce sobre o bloco.
20. Três crianças, cada uma pesando 356N, constroem uma jangada amarrando troncos de diâmetro
0,30m e comprimento 1,80. Quantos troncos serão necessários para que a jangada as sustente?
Considere a densidade da madeira como sendo 800 kg/m³.
21. A balsa é um dos meios de transportes mais antigos ainda usada em várias regiões de nosso país.
Ela utiliza a flutuação de madeiras na água para transportar objetos e pessoas. Considere uma balsa
constituída por cinco toras cilíndricas de madeira de massa específica 8,0×102 kg/m3, tendo cada
tora 30 cm de diâmetro e 1,8 m de comprimento. A balsa encontra-se em águas calmas, onde flutua,
na horizontal, com parte de seu volume submerso. Um pescador, de 80kg, usa essa balsa para
transportar o produto de seu trabalho. Desprezando o peso do material utilizado na união das toras,
determine a carga máxima, em kg, que a balsa pode transportar além do pescador.
22. Um recipiente hermeticamente fechado e parcialmente evacuado tem uma tampa com uma área de
77 m² e massa desprezível. Se a força necessária para remover a tampa é de 480 N e a pressão
atmosférica é 1,0 x 105 Pa, qual a pressão do ar no interior do recipiente?
23. Três líquidos imiscíveis são despejados em um recipiente cilíndrico. Os volumes e massas
específicas dos líquidos são: 0,50 L, 2,6 g/cm³; 0,25 L, 1,0 g/cm³; 0,4 L, 0,80 g/cm³. (ignore a
contribuição da atmosfera)
a. Qual é a pressão total exercida pelos líquidos no fundo do recipiente?
b. Qual a força total exercida pelos líquidos no fundo do recipiente?
24. Calcule a diferença hidrostática entre a pressão arterial no cérebro e no pé de uma pessoa com 1,83
m de altura. A massa especifica do sangue é 1,06 x 103 Kg/m³.
25. Que pressão monométrica uma maquina deve produzir para sugar lama com uma massa específica
de 1800 kg/m³ através de um tubo e fazê-la subir 1,5 m?
26. Para sugar limonada, com uma massa especifica de 1000 kg/m³, usando um canudo para fazer o
liquido subir 4,0 cm, que pressão manométrica mínima (em atm) deve ser produzida pelos pulmões.
27. Uma âncora de ferro de massa especifica 7870 kg/m³ parece ser 200 N mais leve na água que no
ar. (a) Qual o volume da âncora? Quanto ela pesa no ar?
28. Uma esfera de ferro oca flutua quase totalmente imersa em agua. O diâmetro externo da esfera é de
60 cm e a massa especifica é de 7,87 g/cm³. Determine o diâmetro interno.