Universidade de Brasília – Instituto de Física – Física para Ciências Agrárias – Prof. Leonardo Luiz e Castro
Nome do aluno:
INSTRUÇÃO GERAL:
Em cada questão abaixo, preencha o campo da letra correspondente
ao item que responde ou completa de forma correta, do ponto de
vista físico, o enunciado. A parte numérica de cada resposta correta
pode estar apresentada com um pequena diferença da ordem do
último algarismo significativo. 1 Ceteris paribus significa “com todo
o resto constante”.
Q. 1
Considere que um fluido se desloque a uma velocidade de 6
m/s num tubo cilíndrico de 7 cm de diâmetro da seção transversal. Em outra parte desse tubo, o seu diâmetro se alarga
para 20 cm. Considerando o fluido como ideal, calcule e india 0,18 m/s
que a velocidade do fluido nessa outra parte.
○
b 0,37 m/s ○
c 0,00 cm/s ○
d 0,73 cm/s ○
e 0,01 cm/s
○
Q. 2
Julgue as seguintes informações como verdadeiras (V) ou falsas (F):
Um escoamento turbulento é caracterizado pela
existência de múltiplas lâminas de escoamento que não se soA velocidade tangencial de fluxo real próximo
brepoem.
a uma superfície se aproxima de zero.
O sentido da força
de viscosidade numa superfície é contrário ao da velocidade da
superfície em relação ao fluido.
No escoamento laminar,
a VVFV ○
b FVFV
um fluido pode apresentar vórtices. ○
c FFVV ○
d VFVF ○
e FVVF
○
Q. 3
Um tanque completamente fechado e cheio de um fluido ideal
só pode realizar ou sofrer trabalho por meio de dois êmbolos, chamados 1 e 2, que estão à mesma altura. O raio do
êmbolo 1 é dez vezes maior que o raio do êmbolo 2. Se o
êmbolo 1 for deslocado em 7 cm no sentido para dentro do
tanque, em que distância e sentido o êmbolo 2 será deslocado?
a 0,700 cm para fora do tanque.
b 7 m para fora do
○
○
c 0,007 cm para fora do tanque. ○
d 7 cm para
tanque. ○
e 3 m para fora do tanque.
fora do tanque. ○
Q. 4
Calcule a diferença de pressão entre a superfície de um lago
e um ponto a 12 metros de profundidade, considerando que a
densidade da água do lago é de 1000 g/m3 e que a aceleração
a 600 Pa ○
b 240 Pa ○
c 480 Pa
da gravidade é 10 m/s2 . ○
d
e
○ 360 Pa ○ 120 Pa
Q. 5
Calcule a vazão de um fluido com coeficiente de viscosidade
igual a 0, 3×10−3 P a·s a 2 atm de pressão num tubo de
a 6×104 m3 /s
20 cm de raio, 10 metros de comprimento. ○
4
3
4
3
b 4×10 m /s
c 8×10 m /s
d 9×104 m3 /s
○
○
○
4
3
e 10×10 m /s
○
Q. 6
Calcule a sobrepressão equivalente a uma diferença de 5 milímetros nos níveis do mercúrio em um manômetro de mercúrio,
considerando a densidade do mercúrio como 13, 5 · 103 kg/m3
a 169 Pa
e a aceleração da gravidade como 10 m/s2 .
○
b
c
d
e
○ 675 Pa ○ 1350 Pa ○ 338 Pa ○ 2025 Pa
Q. 7
Um fluido viscoso se desloca com vazão V dentro um certo
tubo de raio de seção transversal constante e comprimento
Matr.:
– Turma:
determinado. Em outro tubo de mesmo comprimento e raio de
seção transversal reduzido a 61% do valor anterior, qual seria
a 0,61 V ○
b 15,25 V ○
c 0,14 V ○
d 2,22 V
a vazão?. ○
e 0,02 V
○
Q. 8
A equação de Bernoulli é uma equação hidrodinâmica que
descreve o escoamento de um fluido ideal com regiões de velocidades, elevações e pressões possivelmente variáveis. Como
a Igualando a hipoteessa equação pode ser demonstrada? ○
nusa à raiz da soma dos quadrados dos catetos, o que prova que o
trabalho realizado no fluido real é independente do caminho pelo
b Igualando o trabalho realizado numa parte
qual ele sobe.
○
contínua do fluido pelas pressões em suas extremidades e pela força
c Considerando
da gravidade à variação de sua energia cinética. ○
que o empuxo é igual ao peso, em módulo, para um objeto de
mesma densidade que o fluido no qual ele está submerso, e depois
considerando que o objeto experimentaria o mesmo empuxo mesmo
d Estabelecendo que a
se tivesse outra densidade qualquer.
○
diferença de pressão entre dois pontos de um fluido numa mesma
linha vertical é causada pelo peso de uma coluna do fluido sobre o
e Calculando o trabalho realizado pela força
ponto mais baixo. ○
de viscosidade durante o escoamento de um fluido e igualando esse
trabalho à variação de energia cinética.
Q. 9
O Princípio de Arquimedes é expresso numa equação que permite calcular o módulo da força que um fluido exerce sobre
um objeto nele submerso. Como essa equação pode ser dea Considerando que o empuxo é igual ao peso, em
monstrada? ○
módulo, para um objeto de mesma densidade que o fluido no qual
ele está submerso, e depois considerando que o objeto experimentaria o mesmo empuxo mesmo se tivesse outra densidade qualquer.
b Igualando o trabalho realizado numa parte contínua do fluido
○
pelas pressões em suas extremidades e pela força da gravidade à
c Calculando o trabalho realivariação de sua energia cinética. ○
zado pela força de viscosidade durante o escoamento de um fluido e
d Estaigualando esse trabalho à variação de energia cinética.
○
belecendo que a diferença de pressão entre dois pontos de um fluido
numa mesma linha vertical é causada pelo peso de uma coluna do
e Igualando a hipotenusa à
fluido sobre o ponto mais baixo.
○
raiz da soma dos quadrados dos catetos, o que prova que o trabalho
realizado no fluido real é independente do caminho pelo qual ele
sobe.
Q. 10
O Princípio de Pascal permite o funcionamento de macacos
hidráulicos, diminuindo a força necessária para sustentar algo.
a A camada de fluido próxima à
O que diz esse princípio? ○
superfície apresenta uma tendência a resistir ao fluxo devido
b “Dê-me um ponto fixo
à aderência do fluido à superfície. ○
c Todo corpo submerso num fluido
e moverei a Terra.”
○
sofre uma força de módulo e direção iguais aos do peso do
líquido deslocado pela sua submersão, mas de sentido contrád Uma alteração na pressão de um fluido contínuo em
rio. ○
equilíbrio se distribui igualmente por todo o seu volume e pelas
e Um fluido ideal é incompressíparedes de seu recipiente. ○
vel e não tem viscosidade, seu escoamento não forma vórtices
nem turbulência.
Q. 11
Em comparação ao fluido ideal, como a existência de viscosi-
dade não-desprezível altera o fluxo de um fluido dentro de um
a Ceteris paribus, o tempo necessário para o fluido
tubo?
○
b Ceteris paribus, o comprimento
percorrer o tubo diminui. ○
c Ceteris paribus, a velocidade do fluido
do tubo aumenta. ○
d Ceteris paribus, o tempo necessário para o fluido
aumenta. ○
e Ceteris paribus, a pressão nepercorrer o tubo aumenta. ○
cessária para fazer o fluido percorrer o tubo no mesmo tempo
diminui.
Q. 12
A Lei de Stevin é representada por uma equação hidrostática que descreve como a pressão de um fluido varia com a
profundidade. Como essa equação pode ser demonstrada?
a Estabelecendo que a diferença de pressão entre dois pontos
○
de um fluido numa mesma linha vertical é causada pelo peso de
b Calculando o
uma coluna do fluido sobre o ponto mais baixo. ○
trabalho realizado pela força de viscosidade durante o escoamento
de um fluido e igualando esse trabalho à variação de energia cinéc Igualando a hipotenusa à raiz da soma dos quadrados
tica.
○
dos catetos, o que prova que o trabalho realizado no fluido real
d Igualando
é independente do caminho pelo qual ele sobe.
○
o trabalho realizado numa parte contínua do fluido pelas pressões
em suas extremidades e pela força da gravidade à variação de sua
e Considerando que o empuxo é igual ao peso,
energia cinética. ○
em módulo, para um objeto de mesma densidade que o fluido no
qual ele está submerso e que a densidade de um objeto submerso
não influencia o empuxo que ele sofre.
Q. 13
Antes de construir um submarino de comprimento L, destinado
a se mover em água de densidade ρ e coeficiente de viscosidade
η, um engenheiro decide fazer um protótipo de comprimento
L/27. Se ele vai testar o protótipo na mesma velocidade na
qual o submarino deverá ter em seu funcionamento normal,
defina uma relação entre a densidade ρteste e o coeficiente de
viscosidade ηteste do fluido adequado para um teste de tura ρteste =
bulência, considerando o número de Reynolds.
○
ρ2
ρ
ρ
b ρteste = 27 η ηteste .
c ρteste = 27 2η
27 η ηteste ○
○
ηteste
η
ρ
d ρteste = 9 ρ ηteste ○
e ρteste = 9 η ηteste
○
Q. 14
Em condições nas quais a densidade do mercúrio fosse
13, 0 · 103 kg/m3 e a aceleração da gravidade fosse 7, 0 m/s2 ,
qual seria a diferença de pressão que elevaria uma coluna de
a 161 Pa ○
b 91 Pa ○
c 0.91 Pa
mercúrio em 1 mm?
○
d 2.31 Pa ○
e 231 Pa
○
Q. 15
Que conceitos completam as lacunas do texto seguinte?
e
são considerados fluivariável e, portanto, a cados por terem
pacidade de fluir.
e
são
tipos da chamada “matéria
” e têm volume
constante na maioria das situações devido a maior ligação ena líquidos - gases - volume - líquidos
tre as moléculas.
○
b sólidos - gases - forma - gases - sólidos - condensada ○
c líquidos - gases - forma - líquidos
sólidos - condensada ○
d líquidos - gases - forma - gases - sólidos - condensada ○
e água - ar - forma - terra - plasma - ionizada
sólidos - escura ○
Q. 16
a Fornece uma
Para que serve o número de Reynolds?
○
relação de alta precisão entre a proporção entre escoamento
laminar e turbulento, utilizado sobretudo em testes aerodinâb É o tamanho típico de um objeto numa situação
micos. ○
c Fornece uma
em particular que está sendo analisada.
○
relação entre forças gravitacionais e de agitação térmica que
permite, entre outros coisas, testar protótipos em escalas did É o escoamento no qual ocorre vórtices e/ou
ferentes.
○
e Fornece uma
movimento caótico e/ou irregular do fluido. ○
relação entre forças inerciais e de viscosidade que permite, entre outros coisas, testar protótipos em escalas diferentes.
Q. 17
Através de algumas medidas, conclui-se que uma força de viscosidade de 30 N atua em cada metro quadrado da superfície
de um rio, no sentido contrário ao de seu fluxo, que tem uma
velocidade de 10 m/s. Considerando que a água no fundo do
rio permanece em repouso em relação ao leito, e que a profundidade do rio é de 5 m, calcule o coeficiente de viscosidade
a 12 Pa·s ○
b 13 Pa·s ○
c 15 Pa·s ○
d 11 Pa·s
do rio.
○
e 14 Pa·s
○
Q. 18
Quantos newtons de empuxo um corpo de 27 m3 experimenta
quando metade de seu volume está imerso num fluido de dena 2700000 ○
b 13500000 ○
c 135000
sidade 103 kg/m3 ? ○
d 135000000 ○
e 1350000
○
Q. 19
Considere que um fluido cilíndrico se desloque a uma velocidade de 9 m/s num tubo de 30 cm de raio de seção transversal.
Para que esse fluido saia a uma velocidade de 25 m/s, qual
deve ser o raio da seção transversal do tubo na saída do fluido,
considerando que a viscosidade e a compressibilidade do fluido
a 6,00 m ○
b 9,00 m ○
c 36,00 cm
seja desprezível.
○
d 18,00 cm ○
e 3,60 cm
○
Q. 20
Considere um balde com um furo a uma profundidade h em
relação ao nível da água no balde. Aplique a Equação de Bernoulli usando dois pontos: um ponto “1” na superfície da água
e um ponto “2” no furo (observe que o balde pode ser considerado um tubo com dois diâmetros de seção transversal).
Considere que o nível da água no balde desce tão vagarosamente que v1 pode ser desprezado e que a pressão é igual nos
dois pontos. Encontre assim a fórmula que relaciona a velocidade com p
que o fluido sai à altura h (Teorema de Torricelli).
a v = 2g(y1 + y2 ), onde y se refere a√profundidade dos
○
b v = 2gP2 , onde P2 é
pontos mostrados como índices. √ ○
c√v = 2gh, onde g é a aceleração
a pressão no ponto 1. ○
d v = 2gh + P1 A1 , onde P1 é a presda gravidade.
○
são no ponto 1 e A1 é a√área da seção transversal do balde no
e v = 2gP1 , onde P1 é a pressão no ponto 1.
nível da água. ○