Caderno
09
Mecânica dos Fluidos
Conteúdos
Pressão, Densidade e Massa Específica, Pressão Atmosférica e a Experiência de Torricelli, Lei de Stevin, Manômetro de Mercúrio, Vasos Comunicantes, Teorema de Pascal, Teorema do Empuxo, Vazão, Equação da Continuidade, Equação de Bernoulli, Efeito Venturi e Efeito Chaminé.
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Do que se Trata?
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Confira!
Muitas áreas das Ciências utilizam a mecânica dos fluidos em suas aplicações, como na astrofísica, em sistemas biológicos, na meteorologia, ao tentar prever o movimento da atmosfera fluida, nas engenharias, pelo interesse nas forças produzidas por fluidos e que podem ser usadas para fins práticos.
Todas essas aplicações partem de princípios simples como a Lei de Stevin, o Teorema de Pascal, e os Princípio de Arquimedes e de Bernoulli, que serão tratados neste caderno.
Exercícios do Caderno
Aqui você encontrará os exercícios referentes a esses conteúdos. Ao final de cada exercício você poderá verificar a resposta e a resolução comentada deste. Caso prefira, faça o download e tenha a sua lista em formato .doc ou .pdf:
01
(Fuvest) 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 (Dado: 1 atm = 10 Pa = 10 N/m2):
a) 50 kg.
b) 320 kg.
c) 480 kg.
d) 500 kg.
e) 750 kg.
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Resolução Comentada
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02
Responda às questões a seguir que envolvem a relação massa volume:
a) Para uma receita de massa, você irá precisar de 2000 g de água. Sem uma balança, pode reservar essa quantidade de água em um recipiente de volume conhecido. Assim, sendo a massa específica da água 1000 kg/m , qual deve ser a capacidade de um recipiente, em litros, para armazenar, em sua totalidade, essa quantidade?
b) Nos filmes e nos quadrinhos vemos ladrões carregando, com facilidade, barras de ouro, com volumes semelhantes ao de uma garrafa pet com 2 litros de capacidade. Vamos tirar essa prova! Sendo a massa específica do ouro 19000 kg/m , qual deve ser a massa de uma barra de ouro com esse volume? E aí, conseguiria carregar uma, ou duas, dessas barras?
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03
(ENEM) Talvez você já tenha bebido suco usando dois canudinhos iguais. Entretanto, pode-se verificar que, se colocar um canudo imerso no suco e outro do lado de fora do líquido, fazendo a sucção simultaneamente em ambos, você terá dificuldade em bebê-lo. Essa dificuldade ocorre porque o(a)
a) força necessária para a sucção do ar e do suco simultaneamente dobra de valor.
b) densidade do ar é menor que a do suco, portanto, o volume de ar aspirado é muito maior que o volume de suco.
c) velocidade com que o suco sobe deve ser constante nos dois canudos, o que é impossível com um dos canudos de fora.
d) peso da coluna de suco é consideravelmente maior que o peso da coluna de ar, o que dificulta a sucção do líquido.
e) pressão no interior da boca assume praticamente o mesmo valor daquela que atua sobre o suco.
04
(PUC-PR) A caixa-d’água de uma residência tem a forma cúbica com aresta de 1,0 m. Com a caixa totalmente cheia, a pressão de saída da água nas torneiras é p. Para aumentar essa pressão, sugeriu-se substituir a caixa por outra na forma de um paralelepípedo. Qual ou quais das quatro caixas – representadas pelas suas dimensões no quadro a seguir – quando totalmente cheias, causaria, ou causariam, uma pressão maior que p nas torneiras?
a) somente a caixa 1.
b) as caixas 3 e 4.
c) somente a caixa 2.
d) as caixas 1 e 2.
e) somente a caixa 4.
Comprimento
Largura
Altura
Caixa 1
3,0 m
1,5 m
0,5 m
Caixa 2
2,0 m
1,0 m
1,0 m
Caixa 3
0,5 m
0,5 m
2,0 m
Caixa 4
2,0 m
0,5 m
1,5 m
05
No interior de um tubo em U, aberto em ambos os ramos, que contém água (2), de densidade igual a 1,0 g/cm , coloca-se no ramo esquerdo um óleo (1), de densidade desconhecida (d1) até atingir o equilíbrio hidrostático, como mostrado na figura. Assim, sendo os líquidos não miscíveis, a partir desta condição é possível afirmar que a densidade do óleo, em g/cm , é de:
a) 0,5.
b) 0,8.
c) 1,0.
d) 1,2.
e) 2,0.
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07
(UERJ) Um adestrador quer saber o peso de um elefante. Utilizando uma prensa hidráulica, consegue equilibrar o elefante sobre um pistão de 2000 cm de área, exercendo uma força vertical F equivalente a 200 N, de cima para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área é igual a 25 cm . Calcule o peso do elefante.
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08
Uma esfera maciça de volume 4,0 litros com uma massa de 0,3 kg, presa a uma linha de pesca de massa desprezível, repousa no interior de um tanque contendo água (densidade 1000 kg/m ). A aceleração da gravidade local é g = 10 m/s2. Nesta situação, qual o valor da força tensora na linha que prende a esfera ao fundo.
(Conheça a dedução da equação que pode resolver essa questão em https://youtu.be/eIBvZoV1VNE)
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09
Na ausência de uma balança de grande capacidade, uma estratégia para estimar a massa de um objeto de volume conhecido é coloca-lo em água, medindo a porção do corpo imersa nesta. É claro que a estratégia só será válida se a densidade do corpo for menor que a massa específica da água, de 1 g/cm .
Agora é com você! Avalie qual deve ser a massa de uma peça de madeira que flutua em água conforme o esquema.
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10
Um engenheiro, para estimar a vazão de um pequeno riacho, mediu uma secção transversal deste, suposta com o formato retangular, encontrando 1,5 m de profundidade e 4,0 m de largura. A seguir, delimitou um trecho de 6 m na direção da correnteza do riacho, onde abandonou um objeto flutuante, que levou 12 s para percorrer o referido trecho. Com essas informações o engenheiro estimou, em m /s, a vazão do riacho em
a) 1.
b) 2.
c) 3.
d) 4.
e) 5.
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Playlist
Assista a todos os vídeos deste caderno, na sequência, para sua revisão do conteúdo.
Respostas
01. Letra D.
02. a) 2 litros (2000 cm ou 2000 ml); b) 38 kg.
03. Letra E.
04. Letra A.
05. Letra A.
06. Letra B.
07. 16.000 N.
08. 37 N.
09. 800 Kg.
10. Letra C.
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