Hidrostática – Pressão - NS Aulas Particulares

Hidrostática – Pressão
1. (Uepb 2013) Os precursores no estudo da Hidrostática propuseram princípios que têm uma
diversidade de aplicações em inúmeros “aparelhos” que simplificam as atividades extenuantes
e penosas das pessoas, diminuindo muito o esforço físico, como também encontraram
situações que evidenciam os efeitos da pressão atmosférica. A seguir, são apresentadas as
situações-problema que ilustram aplicações de alguns dos princípios da Hidrostática.
Situação I – Um sistema
hidráulico de freios de alguns
carros, em condições adequadas,
quando um motorista aciona o
freio de um carro, este para após
alguns segundos, como mostra
figura acima.
Situação II – Os pedreiros,
para nivelar dois pontos em
uma obra, costumam usar
uma mangueira
transparente, cheia de água.
Observe a figura acima, que
mostra como os pedreiros
usam uma mangueira com
água para nivelar os azulejos
nas paredes.
Situação III – Ao sugar na
extremidade e de um canudo,
você provoca uma redução na
pressão do ar em seu interior. A
pressão atmosférica, atuando
na superfície do líquido, faz com
que ele suba no canudinho.
Assinale a alternativa que corresponde, respectivamente, às aplicações dos princípios e do
experimento formulados por:
a) Arquimedes (Situação I), Pascal (Situação II) e Arquimedes (Situação III)
b) Pascal (Situação I), Arquimedes (Situação II) e Stevin (Situação III)
c) Stevin (Situação I), Torricelli (Situação II) e Pascal (Situação III)
d) Pascal (Situação I), Stevin (Situação II) e Torricelli (Situação III)
e) Stevin (Situação I), Arquimedes (Situação II) e Torricelli (Situação III).
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2. (Ufg 2013) Os caminhões ficam maiores a cada dia devido à necessidade de se transportar
cargas cada vez maiores em menor tempo. Por outro lado, o pavimento (estrada de asfalto ou
concreto) precisa ser dimensionado para que sua resistência seja compatível com a carga
suportada repetidamente. Para um pavimento de boa durabilidade, a pressão de 2,0 MPa deve
ser suportada. Nessa situação, qual é a máxima massa, em kg, permitida para um caminhão
que possui cinco eixos com dois pneus em cada eixo, cuja área de contato de um pneu é de
2
0,02 m ?
2
Dados: g = 10 m/s .
a) 1,0  106
b) 2,0  105
c) 1,2  105
d) 4,0  10 4
e) 4,0  103
3. (Uepb 2013) Em 1643, o físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou sua
famosa experiência, medindo a pressão atmosférica por meio de uma coluna de mercúrio,
inventando, assim, o barômetro. Após esta descoberta, suponha que foram muitos os curiosos
que fizeram várias medidas de pressão atmosférica.
Com base na experiência de Torricelli, pode-se afirmar que o maior valor para altura da coluna
de mercúrio foi encontrado:
a) no Pico do Jabre, ponto culminante do estado da Paraíba, no município de Matureia.
b) no alto de uma montanha a 1500 metros de altitude.
c) no 10° andar de um prédio em construção na cidade de Campina Grande.
d) numa bonita casa de veraneio em João Pessoa, no litoral paraibano.
e) no alto do Monte Everest, o ponto culminante da Terra.
4. (Enem 2013) Para realizar um experimento com uma garrafa PET cheia de água, perfurouse a lateral da garrafa em três posições a diferentes alturas. Com a garrafa tampada, a água
não vazou por nenhum dos orifícios, e, com a garrafa destampada, observou-se o escoamento
da água, conforme ilustrado na figura.
Como a pressão atmosférica interfere no escoamento da água, nas situações com a garrafa
tampada e destampada, respectivamente?
a) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; não muda a velocidade de
escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.
b) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; altera a velocidade de
escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
c) Impede a entrada de ar, por ser menor que a pressão interna; altera a velocidade de
escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
d) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; regula a velocidade de
escoamento, que só depende da pressão atmosférica.
e) Impede a entrada de ar, por ser menor que a pressão interna; não muda a velocidade de
escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.
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5. (Enem 2012) Um dos problemas ambientais vivenciados pela agricultura hoje em dia é a
compactação do solo, devida ao intenso tráfego de máquinas cada vez mais pesadas,
reduzindo a produtividade das culturas.
Uma das formas de prevenir o problema de compactação do solo é substituir os pneus dos
tratores por pneus mais
a) largos, reduzindo pressão sobre o solo.
b) estreitos, reduzindo a pressão sobre o solo.
c) largos, aumentando a pressão sobre o solo.
d) estreitos, aumentando a pressão sobre o solo.
e) altos, reduzindo a pressão sobre o solo.
6. (G1 - cps 2011) “Os estudos dos efeitos da altitude sobre a performance física começaram a
ser realizados depois dos Jogos Olímpicos de 1968. A competição realizada na Cidade do
México, a 2 400 metros, registrou nas corridas de média e longa distância o triunfo de atletas
de países montanhosos, como Tunísia, Etiópia e Quênia, enquanto australianos e americanos,
os favoritos, mal conseguiam alcançar a linha de chegada.”
(http://veja.abril.com.br/idade/exclusivo/perguntas_respostas/altitudes/index.shtml Acesso em:
12.09.2010.)
Os americanos e australianos não tiveram sucesso nas provas pois, nas condições
atmosféricas da Cidade do México, não estavam adaptados
a) à diminuição da pressão atmosférica e à consequente rarefação do ar.
b) ao aumento da pressão atmosférica e à consequente diminuição do oxigênio.
c) à diminuição da resistência do ar e ao consequente aumento da pressão atmosférica.
d) à diminuição da pressão atmosférica e ao consequente aumento da oxigenação do sangue.
e) ao aumento da insolação no clima de montanha e ao consequente aumento de temperatura
no
verão.
7. (Ufg 2010) Analisando o diagrama de fases da água, conclui-se que é possível liquefazer o
o
gelo por aumento de pressão. A 1,0 atm e - 4 C, por exemplo, essa pressão é da ordem de
140 atm. Esse processo é apresentado, através de um modelo simplificado, em livros didáticos
do ensino médio, quando se considera, por exemplo, que um patinador desliza no gelo com
base apenas nesse fenômeno.
Desse modo, considere um patinador sobre o gelo usando um patim conforme a especificação
da figura a seguir e admita que a espessura do metal em contato com o gelo é de 1,0 mm.
Com base nas informações acima, calcule a
massa, em kg, que o patinador deve ter, de
modo a liquefazer o gelo por pressão, e
confirme se o modelo é, ou não, adequado.
Dados:
2
g = 10 m/s
5
2
1 atm = 10 N/m
a) 11, não.
b) 40, sim.
c) 80, sim.
d) 140, não.
e) 280, não.
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8. (Pucmg 2010) Quando tomamos refrigerante, utilizando canudinho, o refrigerante chega até
nós, porque o ato de puxarmos o ar pela boca:
a) reduz a aceleração da gravidade no interior do tubo.
b) aumenta a pressão no interior do tubo.
c) aumenta a pressão fora do canudinho.
d) reduz a pressão no interior do canudinho.
9. (Pucrj 2010) Um avião utilizado na ponte aérea entre Rio e São Paulo é capaz de voar
horizontalmente com uma carga máxima de 62.823,0 kg. Sabendo que a área somada de suas
2
asas é de 105,4 m , é correto afirmar que a diferença de pressão nas asas da aeronave, que
2
promove a sustentação durante o voo, é de: (Considere g = 10,0 m/s )
a)
b)
c)
d)
e)
2.980,2 Pa.
5.960,4 Pa.
6.282,3 Pa.
11.920,8 Pa.
12.564,6 Pa.
10. (Ufsc 2008) Uma pessoa comprime um lápis entre os seus dedos, da maneira indicada na
figura. Adotando como A a área de superfície de contato entre a ponta do lápis e o dedo
polegar e como B a área de contato entre o lápis e o dedo indicador, e admitindo-se que A seja
menor que B, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01)
02)
04)
08)
16)
A intensidade da força do polegar sobre A é maior que a do indicador sobre B.
A pressão exercida pela força do polegar sobre A é maior que a do indicador sobre B.
A pressão exercida pela força do polegar sobre A é igual à do indicador sobre B.
Pressão é sinônimo de força.
A pressão exercida por uma força sobre uma superfície só depende da intensidade da
força.
32) A intensidade da força do polegar sobre A é igual à do indicador sobre B.
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11. (Pucsp 2007) A figura representa um bule transparente de café ao ser tombado para que a
bebida seja servida. O bule pode ser considerado como um sistema de vasos comunicantes
em que o bico do recipiente comunica-se com o corpo principal.
A respeito da situação, são feitas as afirmativas:
I. Ao tombarmos o bule para servir o café, a superfície livre da bebida fica à mesma altura h em
relação à linha de referência do sistema, tanto no bico como no corpo principal do bule, pois a
pressão sobre a superfície livre do café é a mesma em ambos os ramos deste sistema de
vasos comunicantes.
II. Se o café fosse substituído por óleo, a superfície livre do líquido não ficaria a uma mesma
altura h em relação à linha de referência do sistema nos dois ramos do bule (bico e corpo
principal) pois o óleo é mais denso do que o café.
III. Embora a superfície livre do café fique a uma mesma altura h nos dois ramos do bule, a
pressão é maior na superfície do líquido contido no bico, pois este é mais estreito que o corpo
principal do bule.
Dessas afirmativas, está correto apenas o que se lê em
a) I e II
b) I e III
c) I
d) II
e) III
12. (G1 - cftmg 2007) Dentre os quatro objetos maciços, de mesma massa e mesmo material,
o que exerce maior pressão sobre um plano liso e rígido está representado em
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13. (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)
b) F(i) = F(p)
c) F(i) > F(p)
d) F(i) = F(p)
e p(i) = p(p).
e p(i) = p(p).
e p(i) > p(p).
e p(i) > p(p).
14. (Ufscar 2005) Na garrafa térmica representada pela figura, uma pequena sanfona de
borracha (fole), ao ser pressionada suavemente, empurra o ar contido em seu interior, sem
impedimentos, para dentro do bulbo de vidro, onde um tubo vertical ligando o fundo do
recipiente à base da tampa permite a retirada do líquido contido na garrafa.
Considere que o fole está pressionado em uma posição fixa e o líquido está estacionado no
interior do tubo vertical próximo à saída. Pode-se dizer que, nessas condições, as pressões
nos pontos 1, 2, 3 e 4 relacionam-se por
a) P1 = P2 > P3 > P4.
b) P1 = P4 > P2 = P3.
c) P1 = P 2 = P3 > P4.
d) P1 > P2 > P3 > P4.
e) P1 > P4 > P3 > P2.
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15. (Uel 2005) O voo de um avião depende do acoplamento de vários fatores, dentre os quais
se destaca o formato de suas asas, responsáveis por sua sustentação no ar. O projeto das
asas é concebido de tal maneira que, em um mesmo intervalo de tempo, uma corrente de ar
passando acima da asa tem que percorrer um caminho maior que uma corrente de ar que
passa abaixo dela. Desde que a velocidade do avião seja adequada, isso permite que ele se
mantenha no ar. Assinale a alternativa que identifica corretamente a razão para que isso
aconteça.
a) A velocidade do ar acima da asa é maior do que abaixo da asa, ocasionando uma pressão
maior acima da asa.
b) A velocidade do ar acima da asa é menor do que abaixo da asa, ocasionando uma press ão
menor acima da asa.
c) A velocidade do ar acima da asa é maior do que abaixo da asa, ocasionando uma pressão
maior abaixo da asa.
d) A densidade do ar acima da asa é menor do que abaixo da asa, ocasionando uma pressão
menor abaixo da asa.
e) A densidade do ar acima da asa é maior do que abaixo da asa, ocasionando uma pressão
maior abaixo da asa.
16. (Fuvest 2005) 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, igual ao peso, na
superfície da Terra, da massa de
a) 50 kg
b) 320 kg
c) 480 kg
d) 500 kg
e) 750 kg
5
5
obs.:1 atm = 10 Pa = 10 N/m
2
17. (Ufrrj 2003) Um grupo de alunos de um Curso de Veterinária compara as pressões
exercidas por dois animais sobre o solo: um boi de 800kg com patas de diâm etro igual a 20cm
cada uma e um carneiro de 40kg com patas de diâmetro igual a 4cm. A razão entre as duas
pressões (pressão exercida pelo boi/pressão exercida pelo carneiro sobre o solo), é
Considere, para os cálculos, que cada pata tenha área circular na superfície de apoio.
a) 0,8.
b) 0,6.
c) 0,4.
d) 0,2.
e) 0,1.
18. (Unesp 2003) Em uma competição esportiva, um halterofilista de 80 kg, levantando uma
barra metálica de 120 kg, apóia-se sobre os seus pés, cuja área de contacto com o pis o é de
2
2
25 cm . Considerando g = 10 m/s e lembrando-se de que a pressão é o efeito produzido por
uma força sobre uma área e
considerando que essa força atua uniformemente sobre toda a extensão da área de contacto, a
pressão exercida pelo halterofilista sobre o piso, em pascal, é de
5
a) 2 × 10 .
5
b) 8 × 10 .
5
c) 12 × 10 .
5
d) 25 × 10 .
6
e) 2 × 10 .
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19. (Ufrj 2001) Considere um avião comercial em voo de cruzeiro. Sabendo que a pressão
externa a uma janela de dimensões 0,30m×0,20m é um quarto da pressão interna, que por sua
5
2
vez é igual a 1atm (10 N/m ):
a) indique a direção e o sentido da força sobre a janela em razão da diferença de pressão;
b) calcule o seu módulo.
20. (Ufsm 2000) Um cliente está, há muito tempo, de pé , numa fila de Banco, com os dois pés
apoiados no solo, exercendo, assim, certa pressão sobre o mesmo. Levantando uma perna, de
modo que apenas um dos pés toque o solo, a pressão que o cliente exerce fica multiplicada por
a) 1/4.
b) 1/2.
c) 1.
d) 2.
e) 4.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[D]
- Situação I – aplicação do freio hidráulico, baseado no princípio de Pascal: qualquer
acréscimo de pressão efetuado num ponto de um líquido em repouso é transmitido
integralmente aos demais pontos desse líquido.
- Situação II – aplicação do princípio de Stevin: pontos de um mesmo líquido que estão na
mesma horizontal estão sob mesma pressão.
- Situação III – Princípio de Torricelli: (já explicado no texto)
Resposta da questão 2:
[D]
A pressão (p) exercida no pavimento é máxima quando o veículo desloca-se em trajetória
horizontal, tendo a normal a mesma intensidade do peso.
p
m g
A
 m
p A 2  106  10  0,02

g
10

m  4  10 4 kg.
Resposta da questão 3:
[D]
O maior valor da coluna de mercúrio foi encontrado no local onde a pressão atmosférica é
maior, ou seja, ao nível do mar.
Resposta da questão 4:
[A]
Para que a pressão interior fosse maior que a pressão atmosférica, a coluna de água deveria
ter mais de 10 m. Logo, a água não sairá com a garrafa fechada.
Abrindo-se a garrafa, a pressão no orifício aumenta com a profundidade em relação à
superfície da água, acarretando maior velocidade na saída.
Resposta da questão 5:
[A]
A pressão média (pm) é a razão entre o módulo da força normal aplicada sobre uma superfície
e a área (A) dessa superfície:
F
pm  normal .
A
De acordo com essa expressão, para prevenir a compactação, deve-se diminuir a pressão
sobre o solo: ou se trabalha com tratores de menor peso, ou aumenta-se a área de contato dos
pneus com o solo, usando pneus mais largos.
Resposta da questão 6:
[A]
Em grandes altitudes o ar é mais rarefeito, tornando-se mais difícil a captação de oxigênio pelo
organismo. Para se adaptar a essa baixa pressão atmosférica o corpo se autorregula,
aumentando a frequência respiratória. Isso acarreta sintomas como dores de cabeça, náuseas,
lentidão de raciocínio, dores musculares, fadiga e taquicardia.
Resposta da questão 7:
[E]
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5
P = 140 atm  P = 140 x 10
N
N
N
5
 P = 140 x 10
= 14
m2
mm 2
(103 )2 mm2
Área = 1,0 mm x 200 mm = 200 mm
Aceleração da gravidade = 10
2
m
4 mm
= 10
2
s
s2
F = Peso = massa x aceleração da gravidade
F (força)
P (pressão) 
A (área)
Então:
P (pressão) 
14
F (força)
A (área)
m kg x 104 mm.s2
m kg x 104 x 103 m.s2
N
N


14

 280 kg
mm2
200 mm2
mm2
200 mm2
Para um patinador carregar uma massa de 280 kg seria muito complicado, logo este valor é
inadequado.
Resposta da questão 8:
[D]
O ato de sugar implica em aumentar o volume dos pulmões e, consequentemente, diminuir a
pressão interna da boca e do canudinho, tornando-a menor que a pressão atmosférica local na
superfície livre do líquido. Essa diferença de pressão provoca uma força que empurra o líquido
para cima, na tendência de um novo equilíbrio de pressões.
Resposta da questão 9:
[B]
2
2
Dados: m = 62.823 kg; A = 105,4 m ; g = 10 m/s .
A força de sustentação (Fs) gerada nas asas, que equilibra o peso (P) para que o avião voe
horizontalmente, é provocada pela diferença de pressão (p) acima e abaixo das asas.
p =
Fs P m g 628.230
 

 p = 5.960, 4 Pa.
A A
A
105,4
Resposta da questão 10:
2 + 32 = 34
Resposta da questão 11:
[C]
Resposta da questão 12:
[D]
Resposta da questão 13:
[D]
Resposta da questão 14:
[C]
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Resposta da questão 15:
[C]
Resposta da questão 16:
[D]
Resposta da questão 17:
[A]
Resposta da questão 18:
[B]
Resposta da questão 19:
a) Sendo a pressão interna maior do que a pressão externa, a força causada por esta
diferença é perpendicular à janela e orientada de dentro para fora.
3
b) 4,50 × 10 N.
Resposta da questão 20:
[D]
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