FÍSICA - 2o ANO
MÓDULO 05
HIDROSTÁTICA —
REVISÃO GERAL
Fixação
1) A figura ao lado representa um cilindro constituído por três partes de
volumes iguais a V. A parte de baixo é de ferro maciço e homogêneo,
cuja densidade é de 7,5 g/cm3, as duas partes de cima são de alumínio,
cuja densidade é igual a 2,7 g/cm3. Determine a densidade do cilindro.
V
V
V
alumínio
ferro
Fixação
2) É de 105 N/m2 a pressão atmosférica no local onde dança uma bailarina de massa 50 kg.
Sabendo que ela se apoia na ponta do pé, ocupando uma área de aproximadamente 2,2 cm2
e que no local g = 10 m/s2, determine a relação entre a pressão exercida pela bailarina sobre a
superfície e a pressão atmosférica.
Fixação
F
3) A figura representa um tubo em U contendo
água, aberto numa das extremidades e, na
outra, ligado a um recipiente que contém um
determinado gás.
Sabendo que patm = 105 N/m2, g = 10 m/s2,
que a densidade da água é igual a 103 kg/
m3 e que a pressão do gás é 1% maior que
a pressão atmosférica (patm), determine, em
centímetros, o valor do desnível h.
4
m
a
b
c
d
e
h
A
Gás
B
Fixação
4) Uma bolha de ar se forma no fundo de um tanque que contém um líquido em repouso. À
medida que a bolha sobe, o seu volume:
a) diminui, porque a pressão diminui;
b) diminui, porque a pressão aumenta;
c) permanece constante;
d) aumenta, porque a pressão aumenta;
e) aumenta porque a pressão diminui.
Fixação
5) Um corpo cúbico de 10cm de aresta flutua em
água. Sabe-se que a densidade do corpo é de
0,8 g/cm3 e que a da água é de 1,0 g/cm3. Um
contrapeso é colocado sobre o corpo, que passa
a flutuar com a face superior coincidindo com o
nível da água.
Determine a massa do contrapeso.
F
M
contrapeso
m
M
6
g
q
(
Fixação
6) Um barco de massa igual a 200 kg está flutuando na água. Espalham-se moedas de 10
gramas no fundo do barco, até que o volume da parte submersa passe a ser 0,25 m3. Sabe-se
que o barco continua flutuando. Qual a ordem de grandeza do número de moedas espalhadas?
(Dado: massa específica da água = 1,0 . 103 kg/m3 )
Fixação
F
7) A figura ao lado representa uma prensa hidráulica. Uma força
de intensidade F1 é exercida no êmbolo de área A1 para erguer
um corpo de peso P sobre o êmbolo maior de área 10A1. Em
relação a F1, qual o valor da intensidade de P?
F1
A2 = 10A1
8
c
s
t
d
A1 d
Fixação
8) Um recipiente contém dois líquidos homogêneos, imiscíveis, de densidades diferentes, em repouso. Uma esfera
sólida, maciça, homogênea, permanece em equilíbrio mantendo metade de seu volume imerso em cada um dos líquidos. Determine a condição que deve ser obedecida pelas
densidades dos líquidos e da esfera para que isso ocorra.
A
B
Proposto
1) Calcule a densidade da solução obtida pela mistura de 1 L de água (1 g/cm3) com 0,5 L de
álcool (0,8 g/cm3).
Proposto
2) O gráfico que melhor representa a variação de pressão P num ponto interno de um líquido
em equilíbrio, em função da profundidade h em que se encontra, é:
a)
P
b)
P
h
d)
h
0
P
e)
h
P
h
0
P0
0
P0
0
P
P0
P0
0
c)
h
Proposto
3) Um cilindro metálico em equilíbrio está totalmente imerso num líquido. Preso
a uma mola, o cilindro é sustentado por um fio ideal, que passa sem atrito por
uma polia e que tem na outra extremidade um corpo A, como mostra a figura
. Determine a compressão da mola.
Dados:
VC: volume do cilindro = 120 cm3 = 120 . 10-6 m3
VL: volume do líquido deslocado = VL
dC: densidade do cilindro = 11,4 g/cm3 = 11,4 . 103 kg/m3
dL: densidade do líquido = 0,8 g/cm3 = 0,8 . 103 kg/m3
k: constante elástica da mola = 1500 N/m
PA: peso do corpo A = 1,0 N
g = aceleração da gravidade 10 m/s2
A
C
Proposto
4) Um tubo em U, cuja área A tem secção uniforme e igual a 2,0 cm2 aberto nas duas extremidades, contém água de densidade d = 1000 kg/m3. Num dos ramos, coloca-se óleo até que
o ramo fique completamente cheio. Sabendo que o nível do ramo que contém o óleo desceu
10 cm à medida que o óleo foi sendo colocado e que a densidade do óleo é de 800 kg/m3,
determine a massa de óleo no tubo.
Proposto
5) Na figura, as esferas maciças A e B estão ligadas por um fio ideal e o sistema está em equilíbrio. A esfera A está no interior de um líquido homogêneo de densidade 2d e a esfera B está
no interior de outro líquido homogêneo de densidade 3d. Sabendo que as esferas têm raios
iguais e que a esfera A tem densidade d, podemos concluir que a densidade da esfera B vale:
a) d
A
b) 2d
c) 3d
d) 4d
B
e) 5d
Proposto
-6) (CESGRANRIO) Põe-se um cubo de madeira a flutuar na superfície da água contida no
árecipiente da figura.
Assinale a opção que descreve, corretamente, o comportamento do peso indicado pela
balança e da pressão no fundo do recipiente, quando se passa da situação inicial, mostrada
na figura, para a situação em que o cubo flutua em equilíbrio sobre a água.
Balança
Água
a) O peso e a pressão permanecem inalterados.
b) O peso aumenta e a pressão diminui.
c) O peso permanece inalterado e a pressão aumenta.
d) O peso aumenta e a pressão permanece inalterada.
e) O peso e a pressão aumentam.
Ladrão (mantém
constante o nível
da água)
Proposto
7) Para realizar a experiência que leva seu nome, Torricelli pegou
um tubo de vidro, com cerca de 1 m de comprimento, fechou uma de
suas extremidades e encheu-o completamente com mercúrio (figura
I). Tampando a extremidade livre e invertendo o tubo, mergulhou
essa extremidade em um recipiente que também continha mercúrio.
Ao destampar o tubo, Torricelli verificou que o nível da coluna líquida
descia até estacionar a uma altura de cerca de 76 cm acima do nível
de mercúrio no recipiente (figura II).
Concluiu, então, que a pressão atmosférica, patm, atuando na superfície
do líquido no recipiente, equilibrava a coluna de mercúrio e, portanto,
que a pressão atmosférica equivalia à pressão exercida pelo peso da
coluna de mercúrio de 76 cm.
a) Se essa experiência fosse realizada na Lua, em condições tais que o
mercúrio não se solidificasse, toda a coluna líquida desceria para o recipiente? Explique por quê.
b) Determine a altura da coluna de mercúrio, imaginando essa experiência realizada em um planeta onde a pressão atmosférica fosse 10 vezes
menor que a pressão atmosférica na Terra, e a aceleração da gravidade
na superfície, 2,5 vezes menor que a aceleração da gravidade na Terra.
Suponha desprezível a variação da massa específica do mercúrio com a
gravidade e com a temperatura.
vácuo
Hg
76 cm
Hg
Patm
Patm
Hg
Proposto
8) Admita que a diferença de pressão entre as partes de baixo e de cima de uma asa-delta
seja dada por:
Δp = 1/2 ρ v2
Em que ρ = densidade do ar = 1,2 kg/m3 e v = a velocidade da asa em relação ao ar.
a) Indique um valor razoável para a área da superfície de uma asadelta típica.
b) Qual é a diferença de pressão Δp para que a asa-delta sustente uma massa total de 100
kg (asa + pessoa)?
c) Qual é a velocidade da asa-delta na situação do item anterior?
Proposto
9) A pressão em cada um dos quatro pneus de um automóvel de massa m = 800 kg é de 30
libras-força/polegada quadrada. Adote 1,0 libra = 0,50 kg; 1,0 polegada = 2,5 cm e g = 10 m/
s2. A pressão atmosférica é equivalente à de uma coluna de 10 m de água.
a) Quantas vezes a pressão dos pneus é maior do que a atmosférica?
b) Supondo que a força devida à diferença entre a pressão do pneu e a pressão atmosférica,
agindo sobre a parte achatada do pneu, equilibre a força de reação do chão, calcule a área
da parte achatada.