Hidrostática – ITA
A equipe SEI preparou esse artigo com as 10 últimas questões do vestibular do ITA que
envolvem algum conceito de Hidrostática. Bons Estudos!!!
1. (ITA 2010) Uma esfera maciça de massa específica
específicas são
ρ1
e
ρ
e volume V está imersa entre dois líquidos, cujas massas
ρ 2 , respectivamente, estando suspensa por uma corda e uma mola de constante elástica k, conforme
mostra a figura. No equilíbrio, 70% do volume da esfera está no líquido 1 e 30% no líquido 2. Sendo g a aceleração da
gravidade, determine a força de tração na corda.
2. (ITA 2009) Uma balsa tem o formato de um prisma reto de comprimento L e seção transversal como vista na figura.
Quando sem carga, ela submerge parcialmente até a uma profundidade h0. Sendo ρ a massa específica da água e g a
aceleração da gravidade, e supondo seja mantido o equilíbrio hidrostático, assinale a carga P que a balsa suporta quanto
submersa a uma profundidade h1.
(A) P = ρgL(h 12 − h 02 )senθ
(B) P = ρgL(h 12 − h 02 ) tanθ
(D) P = ρgL(h 12 − h 02 ) tanθ /2
(E) P = ρgL(h 12 − h 02 )2 tanθ /2.
(C) P = ρgL(h 12 − h 02 )senθ /2
3. (ITA 2009) Para ilustrar os princípios de Arquimedes e de Pascal, Descartes emborcou na água um tubo de ensaio de
massa m, comprimento L e área da seção transversal A. Sendo g a aceleração da gravidade, ρ a massa específica da água,
e desprezando variações de temperatura no processo, calcule:
a) o comprimento da coluna de ar no tubo, estando o tanque aberto sob pressão atmosférica Pa, e
b) o comprimento da coluna de ar no tubo, de modo que a pressão no interior do tanque fechado possibilite uma posição
de equilíbrio em que o topo do tubo se situe no nível da água (ver figura).
4. (ITA 2007) A figura mostra uma bolinha de massa m = 10 g presa por um fio que a mantém totalmente submersa no
líquido (2), cuja densidade é cinco vezes a densidade do líquido (1), imiscível, que se encontra acima. A bolinha tem a
mesma densidade do líquido (1) e sua extremidade superior se encontra a uma profundidade h em relação à superfície
livre. Rompido o fio, a extremidade superior da bolinha corta a superfície livre do líquido (1) com velocidade de 8,0 m/s.
Considere aceleração da gravidade g = 10 m/s2, h1 = 20 cm, e despreze qualquer resistência ao movimento de ascensão da
bolinha, bem como o efeito da aceleração sofrida pela mesma ao atravessar a interface dos líquidos. Determine a
profundidade h.
5. (ITA 2005) Um projétil de densidade ρp é lançado com um ângulo α em relação à horizontal no interior de um
recipiente vazio. A seguir, o recipiente é preenchido com um superfluido de densidade ρs , e o mesmo projétil é
novamente lançado dentro dele, só que sob um ângulo β em relação à horizontal. Observa-se, então, que, para uma
velocidade inicial v do projétil, de mesmo módulo que a do experimento anterior, não se altera a distância alcançada pelo
projétil (veja figura).
G
υ
G
υ
Sabendo que são nulas as forças de atrito num superfluido, podemos então afirmar, com relação ao ângulo β de
lançamento do projétil, que
(A) cos β = (1 − ρs / ρp ) cos α
(B) sen 2β = (1 − ρs / ρp ) sen 2α (C) sen 2 β = (1 + ρ s / ρ p ) sen 2α
(D) sen 2β = sen 2α /(1 + ρ s / ρp )
(E) cos 2β = cos α /(1 + ρs / ρp )
6. (ITA 2005) Um pequeno objeto de massa m desliza sem atrito sobre um bloco de massa M com o formato de uma casa
(veja figura).
m
α
H
M
A área da base do bloco é S e o ângulo que o plano superior do bloco forma com a horizontal é α . O bloco flutua em um
líquido de densidade ρ , permanecendo, por hipótese, na vertical durante todo o experimento. Após o objeto deixar o
plano e o bloco voltar à posição de equilíbrio, o decréscimo da altura submersa do bloco é igual a
(B) m cos2 α / S ρ
(C) m cos α / S ρ
(A) m sen α / S ρ
(D) m / S ρ
(E) (m + M) / S
7. (ITA 2005) A pressão exercida pela água no fundo de um recipiente aberto que a contém é igual a Patm + 10 x 103 Pa.
Colocado o recipiente num elevador hipotético em movimento, verifica-se que a pressão no seu fundo passa a ser de
Patm + 4,0 x 103 Pa. Considerando que Patm é a pressão atmosférica, que a massa específica da água é de 1,0 g/cm3 e que o
sistema de referência tem seu eixo vertical apontado para cima, conclui-se que a aceleração do elevador é de
(A) –14 m/s2
(B) 10 m/s2
(C) –6 m/s2
(D) 6 m/s2
(E) 14 m/s2
8. (ITA 2004) Um bloco homogêneo de massa m e densidade d é suspenso por meio de um fio leve e inextensível preso
ao teto de um elevador. O bloco encontra-se totalmente imerso em água, de densidade ρ, contida em um balde, conforme
mostra a figura. Durante a subida do elevador, com uma aceleração constante a , o fio sofrerá uma tensão igual a
(A) m(g + a) (1 – ρ / d).
(D) m(g – a) (1 + d /ρ).
(B) m(g – a) (1 – ρ / d).
(E) m(g + a) (1 – d /ρ).
(C) m(g + a) (1 + ρ / d).
9. (ITA 2004) Na figura, uma pipeta cilíndrica de 25 cm de altura, com ambas as extremidades abertas, tem 20 cm
mergulhados em um recipiente com mercúrio. Com sua extremidade superior tapada, em seguida a pipeta é retirada
lentamente do recipiente.
Considerando uma pressão atmosférica de 75 cm Hg, calcule a altura da coluna de mercúrio remanescente no interior da
pipeta.
10. (ITA 2003) Um balão contendo gás hélio é fixado, por meio de um fio leve ao piso de um vagão completamente fechado. O fio
permanece na vertical enquanto o vagão se movimenta com velocidade constante, como mostra a figura. Se o vagão é acelerado para
frente, pode-se afirmar que, em relação a ele, o balão:
(A) se movimenta para trás e a tração no fio aumenta.
(B) se movimenta para trás e a tração no fio não muda.
(C) se movimenta para frente e a tração no fio aumenta.
(D) se movimenta para trás e a tração no fio não muda.
(E) permanece na posição vertical.
GABARITO
1.
6. B
2. D
7. C
3. a) PaL/(Pa + mg/A) b) mg/ρA
8. A
9. 18,4 cm
4. 1,0 m
10. C
5. B