lista de exercícios de fluidostática, fluidodinâmica

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO.
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
DISCIPLINA: FÍSICA GERAL II
CURSOS: ENGENHARIA CIVIL E ENGENHARIA ELÉTRICA
DOCENTE: KELLI MUNHOZ
ATIVIDADES DE FLUIDOSTÁTICA/FLUIDODINÂMICA/VISCOSIDADE
01) Durante uma tempestade de 20 minutos, 10 mm de chuva caíram sobre uma região cuja área total é 100
km2. Sendo que a densidade da água é de 1,0 g/cm3, qual a massa de água que caiu?
02) Um adestrador quer saber o peso de um elefante. Utilizando uma prensa hidráulica, consegue equilibrar
o elefante sobre um pistão de 2000cm2 de área, exercendo uma força vertical F equivalente a 200N, de
cima para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área é igual a 25cm2. Calcule o peso do elefante.
03) Um cilindro de cobre tem 6 cm de comprimento e 2 cm de raio. Calcular a sua massa. ( = 8,93x103
kg/m3)
04) Calcular a massa de ar num quarto de 4m x 5m x 4m. ( = 1,293 kg/m3)
05) Calcular a massa de uma esfera de chumbo com raio de 2 cm. ( = 11,3 x103 kg/m3.)
06) Uma barra de ouro tem 5 cm x 10 cm x 20 cm. Qual a sua massa? ( = 19,3 x103 kg/m3.)
07) (Ufmg 2006) José aperta uma tachinha entre os dedos, como mostrado nesta figura: A cabeça da
tachinha está apoiada no polegar e a ponta, no indicador. Sejam F(i) o módulo da força e p(i) a pressão
que a tachinha faz sobre o dedo indicador de José. Sobre o polegar, essas grandezas são,
respectivamente, F(p) e p(p). Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que:
a) F(i) > F(p) e p(i) = p(p).
b) F(i) = F(p) e p(i) = p(p).
c) F(i) > F(p) e p(i) > p(p).
d) F(i) = F(p) e p(i) > p(p).
08) (FGV-SP) Quando o nível do reservatório de água já filtrada em um determinado filtro supera a altura
de 10 cm, relativamente ao nível da torneirinha, a junta de vedação desta, feita de borracha de silicone,
não funciona adequadamente e ocorre vazamento. Dados: ρágua = 103 kg/m3 e g = 9,8 m/s2, o valor da
pressão que provoca o vazamento, em Pa, é:
09) Uma piscina possui 10 m de comprimento, 5,0 m de largura e 2,0 m de profundidade e está
completamente cheia de água. A pressão no fundo da piscina, em N/m2, vale:
10) Coletou-se uma amostra de solo à profundidade de 0,6 m, com anel volumétrico de diâmetro de 7,5x102
m e altura de 7,5x10-2 m. O valor da massa do solo foi de 0,56 kg. Qual o valor da densidade do solo?
11) O pilar de um portão, feito de tijolos, tem base 40 cm x 40 cm e altura 2,5 m. A densidade da alvenaria
é 1,6x103 kg/m3. Calcular a pressão do pilar no alicerce.
12) A camada gasosa que envolve a Terra exerce pressão sobre a superfície terrestre e sobre todos os corpos
nela situados. Segundo Evangelista Torricelli, a pressão atmosférica, ao nível do mar, equivale a 760
mmHg. Com base nessas informações, se um barômetro indica, para a pressão atmosférica, o valor 70
cmHg, é possível que esse instrumento esteja situado:
a) Em uma estação meteorológica qualquer.
b) No alto de uma montanha.
c) Em um posto salva-vidas à beira mar.
d) Em um navio ancorado em um ponto qualquer.
e) No terraço de um prédio de três andares, construído numa cidade litorânea.
13) Um balão de vidro, de 60 mL, está cheio de mercúrio a 0oC. Quando a temperatura sobe para 80oC,
transbordam do balão 1,47 g de mercúrio. Admitindo que o volume do balão seja invariável,
calcular a densidade do mercúrio a 80oC, sendo a sua densidade a 0oC igual a 13,645 g/cm3.
14) Um elevador hidráulico é usado para elevar um automóvel de 1500 kg. O raio do eixo do elevador
é de 8 cm e o do pistão 1 cm. Que força deve ser aplicada ao pistão para elevar o automóvel?
15) Um carro de 1500 kg está apoiado nos quatro pneumáticos, cada qual cheio até a pressão
manométrica de 200 kPa. Qual a área de contato de cada pneumático na pista, na hipótese de o peso
do carro estar igualmente distribuído entre os quatro?
16) Um corpo de 200 g de chumbo e outro de 200 g de cobre estão no fundo de um aquário cheio de
água. Que afirmação, entre as seguintes, está correta? (chumbo= 11,3x103 kg/m3 e cobre= 8,93x103
kg/m3).
a) O empuxo sobre o chumbo é maior do que sobre o cobre.
b) O empuxo sobre o cobre é maior do que sobre o chumbo.
c) O empuxo não varia de um corpo para outro.
d) Nada se pode dizer sem outras informações.
17) A caixa de água no alto de um edifício está a 62 m de altura. Qual é a pressão exercida pela água,
em uma torneira fechada situada no 1o andar, 2 m acima do solo? ( = 1000 kg/m3).
18) Com volume de 550 cm3, um bloco de madeira tem massa de 300 g. Qual é a densidade desta
madeira? Uma tora desta madeira tem 2 m3 de volume. Qual é a sua massa?
19) Em uma reunião de família, no momento de abri uma garrafa de vinho, o saca-rolhas não foi
encontrado. Entretanto, João tomou a garrafa e, batendo com o fundo dela contra a parede,
devidamente acolchoada, conseguiu retirar a rolha. Com relação a esse efeito, é correto afirmar que:
a) está relacionado com o princípio de Pascal, da diferença de pressão.
b) está relacionado com o princípio de Stevin, da transmissão de pressão.
c) pode ser explicado pelo princípio de Arquimedes, do empuxo.
d) a situação é inverídica: não se pode retirar a rolha da maneira descrita.
e) João certamente quebrou a garrafa.
20) 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 1,0x105 Pa, qual é a pressão do ar no interior do recipiente?
21) Determine o aumento de pressão do fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma
força de 42 N ao êmbolo circular da seringa, que tem raio de 1,1 cm.
22) 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 lado de fora do edifício cai para 0,96 atm, mas no interior do edifício
permanece 1 atm. Qual é o módulo da força que empurra a janela para fora por causa dessa diferença
de pressão?
23) Observa-se com freqüência que um carro com pneus largos tem mais facilidade em transpor
terrenos arenosos que um carro com pneus finos. Esse fato acontece porque:
a) os pneus largos exercem maior pressão sobre a areia.
b) os pneus largos tornam o carro mais estável.
c) os pneus largos permitem que o carro desenvolva maior velocidade.
d) os pneus largos exercem menor pressão sobre a areia.
e) os pneus largos permitem que o carro desenvolva maior potência.
24) (PUCRS) Um densímetro é um dispositivo que permite medir a massa específica ou densidade de fluidos.
Um densímetro muito simples, para avaliar massas específicas, pode ser feito com um canudinho e um
contrapeso (C) colado na base do mesmo. As figuras abaixo representam o efeito no densímetro (D), em
equilíbrio, mergulhado em dois fluidos diferentes, Fluido 1 e Fluido 2.
A partir da figura, é correto afirmar que
(A) o peso do densímetro no Fluido 1 é maior do que no Fluido 2.
(B) no Fluido 2, o densímetro recebe um empuxo maior do que no Fluido 1.
(C) o densímetro afunda mais no Fluido 2 porque a massa específica deste fluido é maior.
(D) o empuxo sobre o densímetro é o mesmo no Fluido 1 e no Fluido 2.
(E) o Fluido 1 é mais denso do que o Fluido 2.
25) Com uma profundidade de 10,9 km, a fossa das Marianas, no oceano Pacífico, é o lugar mais
profundo dos oceanos. Em 1960, Donald Walsh e Jacques Piccard chegaram à fossa das Marianas
no batiscafo Trieste. Supondo que a água do mar tem uma massa específica uniforme de 1024
kg/m3, calcule a pressão hidrostática aproximada (em atmosferas) que o Trieste teve que suportar.
(Mesmo um pequeno defeito na estrutura do Trieste teria sido desastroso.)
26) 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?
27) Alguns membros da tripulação tentam escapar de um submarino avariado 100 m abaixo da
superfície. Que força deve ser aplicada a uma escotilha de emergência, de 1,2 m por 0,6 m, para
abri-la para fora nessa profundidade? Suponha que a massa específica da água do oceano é de 1024
kg/m3 e que a pressão do ar no interior do submarino é de 1,0 atm.
28) 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?
29) Uma âncora de ferro de massa específica 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?
30) Considere uma casa flutuante sobre as águas do Rio Amazonas. O que permite à casa flutuar é o fato de
ela estar sobre 250 garrafas pet preenchidas apenas com ar. O conjunto casa mais 250 garrafas sofre um
empuxo de 3000 N. Assumindo que a massa de cada garrafa seja de 90 gramas, qual o peso da casa?
(ignore o peso do ar dentro de cada garrafa)
31) Um navio de 100 toneladas, após receber certa quantidade de sacos de café, de 60 kg cada, passou a ter
um volume submerso V = 160 m³. Quantas sacas de café entraram no navio se a densidade da água é 1,0
g/cm³?
32) Três crianças, todas pesando 356 N, fazem uma jangada com toras de madeira de 0,30 m de diâmetro e
1,80 m de comprimento. Quantas toras são necessárias para mantê-las flutuando em água doce? Suponha
que a massa específica da madeira é 800 kg/m3.
33) Uma caixa de 500 N tem faces retangulares e suas arestas medem 1,0 m, 2,0 m e 3,0 m. Qual a pressão
que a caixa exerce quando apoiada com sua face menor sobre uma superfície horizontal?
34) Uma força de 2 N é aplicada perpendicularmente a uma superfície por meio de um pino de 1 mm 2 de
área. A pressão exercida pelo pino sobre essa superfície é:
35) (UFV-MG) As represas normalmente são construídas de maneira que a largura da base da barragem seja
maior que a largura da parte superior. Essa diferença de largura se justifica, principalmente, pelo(a):
(A) aumento, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem.
(B) diminuição, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem.
(C) aumento, com a profundidade, do empuxo exercido pela água.
(D) diminuição, com a profundidade, do empuxo exercido pela água.
(E) diminuição, com a profundidade, da viscosidade da água.
36) (UFRGS) Selecione a alternativa que apresenta as palavras que preenchem corretamente as lacunas nas
afirmações seguintes:
I- Na atmosfera terrestre, a pressão atmosférica ......................... à medida que aumenta a altitude.
II- No mar, a pressão na superfície é ................ do que a pressão a dez metros de profundidade.
(A) aumenta – maior
(B) permanece constante – menor
(C) permanece constante – maior
(D) diminui – maior
(E) diminui – menor
37) (UFRGS) Das seguintes afirmações sobre fluidos, qual a incorreta?
(A) a pressão atmosférica aumenta à medida que aumenta a altitude.
(B) A massa de um líquido homogêneo é o produto de seu volume pela sua massa específica.
(C) A pressão num líquido em repouso aumenta à medida que aumenta a profundidade.
(D) Nos fluidos em repouso a pressão é transmitida igualmente em todas as direções.
(E) A perda aparente de peso de um corpo mergulhado num líquido é igual em intensidade ao peso do líquido
que desloca.
38) (PUC-MG) Uma faca está cega. Quando a afiamos, ela passa a cortar com maior facilidade, devido ao
aumento de:
(A) área de contato
(B) esforço
(C) força
(D) pressão
(E) sensibilidade
39) Uma corrente de água flui a 0,80 m/s através de uma mangueira com 4 cm de diâmetro e um bocal
de 0,30 cm. Qual a velocidade da água no bocal?
40) Num tubo horizontal passa uma corrente de água a 3 m/s, sob a pressão de 200 kPa. O diâmetro do
tubo, a partir de um certo ponto, fica reduzido a metade do inicial.Qual a pressão nessa seção
reduzida?
41) Um conduto de 100 mm de diâmetro tem uma descarga de 61/s. Qual a velocidade média de
escoamento?
42) Calcular o diâmetro de uma canalização para conduzir uma vazão de 100 1/s, com velocidade média
do líquido em seu interior de 2 m/s.
43) Uma tubulação de 34,5 cm de diâmetro transporta água a 2,62 m/s. Quanto tempo será necessário
para que sejam descarregados 1600 m3 de água no seu extremo aberto?
44) A seção reta de um tubo horizontal sofre redução de 10 cm de diâmetro para 5 cm. Se um fluido
estiver escoando no sentido da seção larga para a estreita,
a) a velocidade e a pressão aumentarão
b) a velocidade aumentará mas a pressão diminuirá
c) a velocidade diminuirá mas a pressão aumentará
d) a velocidade e a pressão diminuirão
e) a velocidade ou a pressão se modificará, mas não ambas.
45) A pressão da água que passa por um tubo horizontal de 2 cm de diâmetro é 142 kPa. A vazão do
escoamento é de 2,80 L/s. A partir de um certo ponto, o tubo sofre estrangulamento e pressão se
reduz a 101 kPa. Qual será o diâmetro da seção estrangulada.
46) Um conduto de 100 mm de diâmetro tem uma descarga de 61/s. Qual a velocidade média de
escoamento? (v = 0,764 m/s)
47) Calcular o diâmetro de uma canalização para conduzir uma vazão de 100 1/s, com velocidade média
do líquido em seu interior de 2 m/s. ( d = 252 mm)
48) Qual é o trabalho realizado pela pressão para fazer passar 1,4 m3 de água por um cano com um
diâmetro interno de 13 mm se a diferença de pressão entre as extremidades do cano é 1,0 atm? (W
= 1,4x105 J)
49) Um tanque cilíndrico de grande diâmetro está cheio d’água até uma profundidade de 0,30 m. Um
furo de seção reta A = 6,5 cm2 no fundo do tanque permite a drenagem da água. Qual a é a
velocidade de escoamento da água, em metros cúbicos por segundo? (Rv = 1,57x10-3 m3/s)
50) Uma mangueira de jardim com um diâmetro interno de 1,9 cm está ligada a um borrifador
(estacionário) que consiste apenas em um recipiente com 24 furos de 0,13 cm de diâmetro. Se a
água circula na mangueira com uma velocidade de 0,91 m/s, com que velocidade deixa os furos do
borrifador?
51) A água de um porão inundado é bombeada com uma velocidade de 5,0 m/s através de uma
mangueira com 1,0 cm de raio. A mangueira passa por uma janela 3,0 m acima do nível da água.
Qual é a potência da bomba?
52) Um cano com diâmetro interno de 2,5 cm transporta água para o porão de uma casa a velocidade
de 0,90 m/s com uma pressão de 170 kPa. Se o cano se estreita para 1,2 cm e sobe para o segundo
piso, 7,6 m acima do ponto de entrada, qual é a velocidade da água e a pressão no segundo piso? (v
= 3,9 m/s e p = 88,48 kPa)
53) O tubo de Pitot de uma avião que está voando a grande altitude mede uma diferença de pressão de
180 Pa. Qual é a velocidade do ar se a massa específica do ar nessa altitude é de 0,031 kg/m3) (v =
107,76 m/s)
54) O medidor Venturi é usado para medir a vazão dos fluidos nos canos. O medidor é ligado entre dois
pontos do cano; a seção reta A na entrada e na saída do medidor é igual à seção reta do cano. O
fluido entra no medidor com velocidade V e depois passa com uma velocidade v por uma
“garganta” estreita da seção reta a. Um manômetro liga a parte mais larga do medidor à parte mais
estreita. A variação da velocidade do fluido é acompanhada por uma variação p da pressão do
fluido, que produz uma diferença h na altura do líquido nos dois lados do manômetro. (A diferença
p corresponde à pressão na garganta, menos a pressão no cano. Suponha que o fluido é água doce,
que a seção reta é 64 cm2 no cano e 32 cm2 na garganta, e que a pressão é 55 kPa no cano e 41 kPa
na garganta. Qual é a vazão de água em metros cúbicos por segundo? (Rv = 1,74x10-2 m3/s)
55) Na figura, a água doce atrás de uma represa tem uma profundidade D = 15 m. Um cano horizontal
de 4,0 cm de diâmetro atravessa a represa a uma profundidade de d = 6 m. Uma tampa fecha a
abertura do cano. Qual é o volume de água que sai do cano em 3,0 h? (V = 147,24 m3)