Engenharia

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