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?
...
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
Existe um tipo de programa para televisão em que os participantes disputam uma prova em que precisam acertar que produtos flutuam e quais afundam em água. Caso você participasse de um desses programas, sendo a densidade da água (massa específica) de 1000 kg/m3, desta lista de produtos fornecida, ganharia a prova se afirmasse que flutua(m) em água:
* Bruta, do produto e do recipiente juntos.
a) A manteiga, apenas.
b) A manteiga e o refrigerante, apenas.
c) O refrigerante e o atum, apenas.
d) A manteiga, o leite e o refrigerante, apenas.
e) Todos os produtos da lista.
Produto
Massa* (g)
Volume (ml)
Atum em Lata
260
200
Leite em Caixa
1100
1000
Manteiga em Pote
200
400
Refrigerante em Lata
180
200
Resolução Comentada
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02
(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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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
Um garoto verifica que seu relógio de pulso suporta uma pressão absoluta (total) de até 4 atm. Para saber até que profundidade pode mergulhar sem danifica-lo, ele entende que precisa descobrir que pressão é exercida a cada metro de coluna de água (m.c.a.). Depois de calcular a pressão hidrostática, ele concluiu que para uma profundidade de 10 metros, a pressão efetiva, pressão devida somente à coluna de água, é de ________, assim seu relógio resiste, íntegro, até a profundidade de ________.
Considere:
- Densidade da água: 1000 kg/m3.
- Aceleração da gravidade local: 10 m/s2.
- Pressão atmosférica: 1 atm ou 100.000 Pa.
Nesse contexto, qual a alternativa que completa corretamente as lacunas nas afirmações acima?
(Conheça a dedução da equação que pode resolver essa questão em https://youtu.be/96crlzz_ZAM)
a) 0,1 atm – 4 m.
b) 0,1 atm – 30 m.
c) 1 atm – 30 m.
d) 1 atm – 40 m.
e) 10 atm – 40 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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06
(UEL) Para medir a pressão p exercida por um gás, contido num recipiente, utilizou-se um manômetro de mercúrio, obtendo-se os valores indicados na figura a seguir.
A pressão atmosférica local medida por um barômetro indicava 750 mmHg. O valor de p, em mmHg, vale
a) 150.
b) 170.
c) 750.
d) 900.
e) 940.
08
(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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09
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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10
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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11
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 B.
02. Letra D.
03. Letra E.
04. Letra C.
05. Letra A.
06. Letra D.
07. Letra B.
08. 16.000 N.
09. 37 N.
10. 800 Kg.
11. Letra C.