A Mecânica dos Fluidos

 Exercícios de Física II – Mecânica dos Fluidos

▪Hidrostática ▪

1. [Fundamentos, pg345] Um helicóptero, em missão no mar antárctico, necessita efectuar uma aterragem de emergência por motivo de avaria. O piloto avista entretanto um “iceberg”, cuja parte emersa, de forma aproximadamente paralelipipédica, tem 5 m de largura, 7 m de comprimento e 0,5 m de altura acima do nível da água.

1. Determinar o volume da parte imersa do “iceberg”.
2. O piloto decide pousar de emergência sobre o “iceberg”. Verificar se o “iceberg” não vai afundar com o peso do helicóptero [pic 2].

[pic 3]       [pic 4]

        SOLUÇÃO: a) [pic 5]; b) Não haverá perigo de o “iceberg” submergir;[pic 6]

        

1.  [Fundamentos, pg351] Um tubo em U contém, em equilíbrio, água e um óleo de densidade desconhecida (ver figura). Determinar a densidade do óleo.

[pic 7]

[pic 8]

        SOLUÇÃO: dóleo = 0,83

1. [Fundamentos, pg351] Um objecto manufacturado em ouro e prata pesa, no ar, 200 gf, e quando imerso em água apenas 185 gf. Determinar as quantidades dos dois metais presentes no objecto, assumindo que não tem cavidades no interior.

[pic 9][pic 10]

        SOLUÇÃO: [pic 11]

        

1. [Fundamentos, pg351] Um objecto de ferro, oco, de forma esférica, com 200 g de massa, encontra-se em equilíbrio no interior de um vaso com água. Determinar o raio interno e externo da esfera.

[pic 12][pic 13]

        SOLUÇÃO: [pic 14]

        

1.  [Frederick Bueche, pg170] Um cilindro metálico de 80 kg e com 2,0 m de comprimento está, na posição vertical, assente numa das bases com 25 cm2 de área. Que pressão exerce o cilindro sobre o chão?

[pic 15]

        SOLUÇÃO: [pic 16]

1. [Frederick Bueche, pg170] A pressão atmosférica é cerca de [pic 17]. Que força exerce o ar de uma sala sobre o lado interior do vidro de uma janela com [pic 18]?

[pic 19]

        SOLUÇÃO: [pic 20]

1. [Frederick Bueche, pg170] Determine a pressão devida a um fluido num ponto a uma profundidade de 76 cm.

1. Se o fluido for água [pic 21]; e
2. Se o fluido for mercúrio [pic 22].

        [pic 23]

        SOLUÇÃO: a) P = 7,5 kPa; b) P ≈ 1,0 atm

1. [Frederick Bueche, pg170] Quando um submarino mergulha a uma profundidade de 120 m, qual o valor da pressão total na sua superfície exterior? A massa volúmica da água do mar é cerca de 1,03 g/cm3.

[pic 24]

        SOLUÇÃO: P = 1,31 MPa

1. [Frederick Bueche, pg171] A que altura subirá a água nos canos de um edifício se a pressão indicada no manómetro no rés-do-chão for de 270 kPa?

[pic 25]

        SOLUÇÃO: h = 27,5 m

1. [Frederick Bueche, pg171] Um reservatório de uma barragem tem um lago de 8,00 km2 atrás de si. Mesmo atrás da barragem, o lago tem uma profundidade de 12,0 m. Qual é o valor da pressão da água:

1. Na base da barragem; e
2. Num ponto 3,0 m abaixo da superfície do lago?

[pic 26]

        SOLUÇÃO: a) P = 118 kPa; b) P = 29 kPa

1. [Frederick Bueche, pg171] Um êmbolo pesado confina um fluido de massa volúmica ρ num contentor fechado, como se vê na figura. O peso combinado do êmbolo e do corpo sobre ele colocado tem grandeza 200 N e a secção recta do êmbolo é A = 8,0 cm2. Determine a pressão total no ponto B se o fluido for mercúrio e h = 25 cm [pic 27]. Que valor leria um manómetro vulgar colocado em B?

[pic 28][pic 29]

        SOLUÇÃO: Pressão total em B = [pic 30]; Pressão lida pelo manómetro em B = [pic 31]

1. [Frederick Bueche, pg172] Numa prensa hidráulica, como a ilustrada na figura, o êmbolo maior tem secção recta com a área [pic 32] e o êmbolo menor tem uma secção recta com a área [pic 33]. Se se aplicar uma força de módulo 250 N no êmbolo menor, determine o valor da grandeza [pic 34] da força aplicada no êmbolo maior.[pic 35]

[pic 36]

        SOLUÇÃO: F1 = 10 kN

1. [Frederick Bueche, pg172] Para o sistema ilustrado na figura, o cilindro da esquerda, em L, tem uma massa de 600 kg e uma secção recta de área 800 cm2. O êmbolo à direita, em S, tem uma secção recta de 25 cm2 e um peso desprezável. Se se encher o aparelho com óleo [pic 37], determine a grandeza F da força necessária para manter o sistema em equilíbrio, na posição ilustrada na figura.[pic 38]

[pic 39]

        SOLUÇÃO: F = 31 N

1. [Frederick Bueche, pg173] Um barril rebentará quando a pressão no manómetro que a ele está ligado for de 350 kPa. O barril está ligado ao extremo inferior de um tubo vertical, com o tubo e o barril cheios de óleo [pic 40]. Qual o valor máximo do comprimento do tubo para que o barril não rebente?

[pic 41]

        SOLUÇÃO: h = 40,1 m

1. [Frederick Bueche, pg173] Um tubo de ensaio vertical contém 2,0 cm de óleo [pic 42] a flutuar sobre 8,0 cm de água. Qual é a pressão no fundo do tubo devido aos fluidos nele contidos?

[pic 43]

        SOLUÇÃO: P = 0,94 kPa

1. [Frederick Bueche, pg173] Como se ilustra na figura, uma coluna de água de 40 cm de altura suporta uma coluna de 31 cm de um fluido desconhecido. Qual é a massa volúmica do fluido desconhecido?[pic 44]

        

        SOLUÇÃO: [pic 45][pic 46]

[pic 47]

1. [Frederick Bueche, pg174] O tubo em U ligado ao tanque da figura chama-se manómetro. Como se pode ver, o mercúrio no tubo está mais elevado num dos lados que no outro. Qual é a pressão no tanque se a pressão atmosférica for 76 cm de mercúrio? A massa volúmica do mercúrio é 13,6 g/cm3.[pic 48]

        SOLUÇÃO: P = 95 kPa

1. [Frederick Bueche, pg174] A massa de um bloco de alumínio é 25,0 g.

1. Qual é o seu volume?
2. Qual será a tensão numa corda da qual está suspenso se o bloco estiver totalmente submerso em água? A massa volúmica do alumínio é 2700 kg/m3.

        [pic 49]

        SOLUÇÃO: a) V = 9,26 cm3; b) 0,154 N

[pic 50]

1. [Frederick Bueche, pg174] Um pedaço de uma liga metálica tem uma massa de 86 g medida no ar e “parece ter” uma massa de 73 g medida com a liga imersa na água. Determine o seu volume e a sua massa volúmica.

        [pic 51]

        SOLUÇÃO: V = 1,3×10-5 m3; b) ρ = 6,6×103 kg/m3