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  • 1 2 3 Paulo Souto QUESTÕES CORRIGIDAS HIDROSTÁTICA ÍNDICE CONCEITOS DE DENSIDADE E PRESSÃO..............................................................................................................................1 PRESSÃO ATMOSFÉRICA E EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI.....................................................................................................5 TEOREMA DE STEVIN E APLICAÇÕES...................................................................................................................................8 PRINCÍPIO DE PASCAL.......................................................................................................................................................11 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES: EMPUXO.............................................................................................................................13 Conceitos de Densidade e Pressão 1. Três corpos de mesmo volume e aparência idêntica se encontram sobre uma mesa como ilustrado na figura deste problema. Sendo d a densidade desses corpos, sabe-se que d 1 < d 2 < d 3 . Sobre a pressão p que cada um destes corpos exerce sobre a mesa é correto afirmar que: A) p 1 = p 2= p 3 . B) p 1 < p 2 = p 3 . C) p 1 < p 2 < p 3 . D) p 1 > p 2 > p 3 . http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 1
  • Paulo Souto 2. (UNIPAC-modificada) A figura abaixo mostra um bloco de 200 N de peso que deverá ser deslocado. Para o transporte, providenciou-se uma placa que suporta uma pressão máxima de 0,05 N/cm2 . a) Calcule a densidade do bloco, em g/cm 3 . Lembre-se: 1kgf ≅ 10 N. b) A placa pode transportar apoiado pela face ABCD? JUSTIFIQUE? 3. (UFMG – 2006) José aperta uma tachinha entre os dedos, como mostrado nesta figura: A cabeça da tachinha está apoiada no polegar e a ponta, no indicador. Sejam Fi o módulo da força e pi a pressão que a tachinha faz sobre o dedo indicador de José. Sobre o polegar, essas grandezas são, respectivamente, Fp e pp . Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que A) Fi > Fp e pi = pp . B) Fi = Fp e pi = pp . C) Fi > Fp e pi > pp . D) Fi = Fp e pi > pp . 4. Abaixo está ilustrado um prego comum. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 2
  • Paulo Souto Observando a figura, é correto afirmar que: a) é impossível pregar este prego na parede pela cabeça, isto é, enfiando pela parte mais grossa. b) construindo uma cama com 4 mil pregos, ela poderá acomodar um homem, já que a pressão exercida sobre ele será 4 mil vezes menor que a exercida por um único prego. c) apoiando o prego na parede pelos dois lados, a ponta e a cabeça, e exercendo com o martelo a mesma força nos dois casos, a pressão exercida pelo prego sobre a parede será a mesma, nos dois casos. d) a forma do prego foi escolhida puramente por uma questão de estética. 5. Três tubos de ensaio estão preenchidos com líquidos distintos, como mostrado a seguir. O volume de líquido, nos três tubos, é idêntico. Seja P o peso do líquido nos tubos 1, 2 e 3, respectivamente. Pesando-os numa balança, verifica-se que P1 > P3 e P2 > P1. Sendo d a densidade dos líquidos, é CORRETO afirmar que: a) d 1 = d 2 = d 3 . b) d 1 > d 2 > d 3 . c) d 3 > d 1 > d 2 . d) d 3 < d 1 < d 2 . 6. Em uma balança de pratos, simétrica em relação ao apoio central, encontram-se equilibrados três corpos de mesmo volume, conforme a figura abaixo. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 3 1 2
  • Paulo Souto A densidade do corpo 1, do lado esquerdo, é igual a 0,8 g/cm3 . CALCULE a densidade dos corpos do lado direito, 2, sabendo que estes são idênticos. 7. a) EXPLIQUE, em termos das grandezas físicas FORÇA, ÁREA e PRESSÃO, qual a finalidade de se amolar uma faca. b) CITE pelo menos TRÊS unidades de Pressão. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 4
  • Paulo Souto Pressão atmosférica e experiência de Torricelli 8. (PUC/MG - modificada) O gráfico a seguir representa a variação da pressão atmosférica, em atm, com a altitude, em km, em relação ao nível do mar. a) Adotando 1 atm = 76 cmHg, calcule a pressão atmosférica em Belo Horizonte (altitude: 800 m). b) Na cidade do Rio de Janeiro, a pressão atmosférica é maior, menor ou igual à de BH? JUSTIFIQUE. 9. a) (FAFEID/2000-modificada) A anestesia peridural consiste em injetar líquido anestésico numa região próxima à medula espinhal do paciente. Para procurar a região exata, o anestesista introduz uma agulha acoplada a uma seringa, sem anestésico e com o êmbolo na posição A, conforme mostrado na figura abaixo, até que o êmbolo seja sugado espontaneamente. Por quê o êmbolo é “sugado”? (máximo 2 linhas!) http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 5
  • Paulo Souto b) Para tirar sangue de uma pessoa em um exame faz-se vácuo no interior de um pequeno recipiente apropriado, este então é acoplado a uma seringa cuja agulha já está na veia do paciente. O sangue flui para o recipiente. Por quê? (máximo 2 linhas!) 10. A figura abaixo ilustra a famosa experiência de Torricelli, na qual ele utilizou um tubo cheio de mercúrio virado em uma vasilha, também com mercúrio, e verificou um desnível de 76 cm ao nível do mar. EXPLIQUE a experiência. 11. (UFMG/2007) Para se realizar uma determinada experiência, • coloca-se um pouco de água em uma lata, com uma abertura na parte superior, destampada, a qual é, em seguida, aquecida, como mostrado na Figura I; • depois que a água ferve e o interior da lata fica totalmente preenchido com vapor, esta é tampada e retirada do fogo; • logo depois, despeja-se água fria sobre a lata e observa-se que ela se contrai bruscamente, como mostrado na Figura II. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 76 cm 6
  • Paulo Souto Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, na situação descrita, a contração ocorre porque A) a água fria provoca uma contração do metal das paredes da lata. B) a lata fica mais frágil ao ser aquecida. C) a pressão atmosférica esmaga a lata. D) o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes para dentro. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 7
  • Paulo Souto Teorema de Stevin e aplicações 12. Dois líquidos imiscíveis 1 e 2 se encontram em vasos comunicantes conforme a figura abaixo. a) Qual dos líquidos, 1 ou 2, é mais denso? JUSTIFIQUE. b) A pressão em um ponto no interior do líquido 1, no nível do ponto A, é maior, menor ou igual à pressão em um ponto no interior do líquido 2, ao nível do ponto B? 13. Um vaso comunicante contém dois líquidos imiscíveis, L1 e L2 , conforme ilustrado abaixo. Sendo d a densidade dos líquidos e observando a posição das colunas, podemos afirmar corretamente que: A) d 1 = d 2 e a pressão no fundo do recipiente é igual em todos os pontos à mesma profundidade . B) d 1 ≠ d 2 e a pressão no fundo do recipiente é igual em todos os pontos à mesma profundidade . C) d 1 = d 2 e a pressão no fundo do recipiente não é igual em todos os pontos à mesma profundidade . http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ L1 L2 8
  • Paulo Souto D) d 1 ≠ d 2 e a pressão no fundo do recipiente não é igual em todos os pontos à mesma profundidade . 14. Algumas pessoas têm os ouvidos muito sensíveis, que chegam a doer quando mergulham numa simples piscina. Levando em conta o Teorema de Stevin, responda: a) Faz diferença mergulhar em uma piscina redonda ou outra retangular, ambas de mesma profundidade? (máximo 2 linhas!) b) Por que os ouvidos de algumas pessoas doem? (máximo 2 linhas!) 15. (UFMG/2007) Um reservatório de água é constituído de duas partes cilíndricas, interligadas, como mostrado nesta figura: A área da seção reta do cilindro inferior é maior que a do cilindro superior. Inicialmente, esse reservatório está vazio. Em certo instante, começa-se a enchê-lo com água, mantendo-se uma vazão constante. Assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa a pressão, no fundo do reservatório, em função do tempo, desde o instante em que se começa a enchê-lo até o instante em que ele começa a transbordar. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 9
  • Paulo Souto 16. (UFMG/95) Um certo volume de água é colocado num tubo em U, aberto nas extremidades. Num dos ramos do tubo, adiciona-se um líquido de densidade menor do que a da água o qual não se mistura com ela. Após o equilíbrio, a posição dos dois líquidos no tubo está corretamente representada pela figura: 17.No diagrama mostrado a seguir, x e y representam dois líquidos não miscíveis e homogêneos, contidos num sistema de vasos comunicantes em equilíbrio hidrostático. Assinale o valor que mais aproxima-se da razão entre as densidades do líquido y em relação ao líquido x. a) 0,80 b) 0,90 c) 1,25 d) 2,5 http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 10
  • Paulo Souto Princípio de Pascal 18. (UFF – 2001 - modificada) Uma prensa hidráulica, sendo utilizada como elevador de um carro de peso P, encontra-se em equilíbrio, conforme a figura. As secções retas dos pistões são indicadas por S1 e S2, tendo-se S2 = 4S1. a) Caso se queira erguer mais o carro, pressionando-se a prensa através da força F 1 , e o êmbolo faça com que o nível do líquido do lado 1 dessa 10 cm, o carro irá se erguer mais, menos ou os mesmos 10 cm? JUSTIFIQUE. b) Se o peso do carro é igual a 1.200 Kgf, calcule o valor da força F 1. 19. (UFSJ – 2ª – 2006) Na figura abaixo está representado um corte esquemático de um elevador hidráulico, muito usado em postos de gasolina e oficinas mecânicas para lavagem e manutenção de veículos. Basicamente constitui-se de dois cilindros, com áreas transversais de valores diferentes, vedados por pistões móveis, cujos cilindros são conectados por uma tubulação, e todo o sistema é preenchido por um fluido. O pistão da direita sustenta uma plataforma de suspensão dos veículos, cuja massa, juntamente com a do veículo, é M. Sabe-se ainda que o pistão da esquerda tem área a, o da direita tem área A e a aceleração local da gravidade é g, sendo A>a. Com base nas informações acima, é CORRETO afirmar que o valor da for a f que deve ser aplicada no pistão da esquerda para manter a plataforma na posição indicada é igual a A) Mg / aA. B) MgA / a. C) Ma / Ag. D) Mga / A . http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 11
  • Paulo Souto 20. (UFMG/2007) Quando se pisa no pedal de freio a fim de se fazer parar um automóvel, vários dispositivos entram em ação e fazem com que uma pastilha seja pressionada contra um disco metálico preso à roda. O atrito entre essa pastilha e o disco faz com que a roda, depois de certo tempo, pare de girar. Na figura ao lado, está representado, esquemati- camente, um sistema simplificado de freio de um automóvel. Nesse sistema, o pedal de freio é fixado a uma alavanca, que, por sua vez, atua sobre o pistão de um cilindro, C1. Esse cilindro, cheio de óleo, está conectado a outro cilindro, C2, por meio de um tubo. A pastilha de freio mantém-se fixa ao pistão deste último cilindro. Ao se pisar no pedal de freio, o pistão comprime o óleo existente em C1, o que faz com que o pistão de C2 se mova e pressione a pastilha contra o disco de freio. Considere que o raio do cilindro C2 é três vezes maior que o do C1 e que a distância d do pedal de freio ao pivô da alavanca corresponde a quatro vezes a distância do pistão C1 ao mesmo pivô. Com base nessas informações, 2. DETERMINE a razão entre a força exercida sobre o pedal de freio e a força com que a pastilha comprime o disco de freio. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 12
  • Paulo Souto Princípio de Arquimedes: Empuxo 21. Um corpo de massa m foi completamente submerso e acaba de ser solto, em repouso, no meio de uma piscina cheia d’água, conforme a figura abaixo. Considerando esta situação, é correto afirmar que: a) as duas únicas forças que atuam sobre o corpo são o Peso, provocado pela atração da Terra, e o Empuxo, causado pela ação da água. b) se a densidade do corpo for menor que a da água, ele subirá até a superfície e irá flutuar com 100% do seu volume emerso (fora d’água). c) se a densidade do corpo for maior que a da água, ele irá afundar até que a pressão o impeça de descer mais sob a água. d) se a densidade do corpo for igual à da água, ele retorna à superfície e flutua com sua borda superior na mesma linha da água. 22. (PUC-2005) Um objeto sólido e maciço é mergulhado na água. Assinale a afirmativa CORRETA. a) Se sua densidade for maior que a da água, ele afundará. b) Se sua densidade for maior que a da água, ele flutuará. c) Se ele for totalmente imerso na água, o empuxo sobre ele dependerá de sua forma. d) Se sua densidade for menor que a da água, ele afundará. 23.(UFOP - modificada) Um mesmo bloco é colocado em recipientes com dois líquidos diferentes como na figura abaixo. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ m 1 2 13
  • Paulo Souto a) Qual dos dois líquidos, 1 ou 2, é mais denso? JUSTIFIQUE. b) O empuxo que atua sobre o bloco no líquido 1 é maior, menor ou igual ao que atua no bloco no líquido 2? 24. (UFMG-2000) A figura I mostra uma vasilha, cheia de água até a borda, sobre uma balança. Nessa situação, a balança registra um peso P1. Um objeto de peso P2 é colocado nessa vasilha e flutua, ficando parcialmente submerso, como mostra a figura II. Um volume de água igual ao volume da parte submersa do objeto cai para fora da vasilha. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, na figura II, a leitura da balança é a) igual a P1 . b) igual a P1 + P2 . c) maior que P1 e menor que P1 + P2 . d) menor que P1 . 25. (UFMG) A figura mostra um copo com água no qual foram colocadas uma rolha de cortiça e uma moeda. Sejam PR e PM os módulos dos pesos e ER e EM os módulos dos empuxos que atuam na rolha e na moeda, respectivamente. Nessas condições, pode-se afirmar que a) ER = PR e EM = PM. b) ER = PR e EM < PM. c) ER > PR e EM = PM. d) ER > PR e EM < PM. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 14
  • Paulo Souto 26. (FUVEST-SP) Um menino segura uma bexiga de 10g, cheia de gás, exercendo sobre o barbante uma força para baixo de intensidade 0,10 N. Nestas condições: a) a pressão no interior da bexiga é menor que a pressão atmosférica local. b) o empuxo que a bexiga sofre vale 0,10 N. c) a densidade média da bexiga é menor que a do ar que a envolve. d) a densidade média da bexiga é maior que a do ar que a envolve. 27. (UFMG-2004) Ana lança três caixas – I, II e III –, de mesma massa, dentro de um poço com água. Elas ficam em equilíbrio nas posições indicadas nesta figura: Sejam EI, EII e EIII os módulos dos empuxos sobre, respectivamente, as caixas I, II e III. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que A) EI > EII > EIII . http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 15
  • Paulo Souto B) EI < EII = EIII . C) EI = EII = EIII . D) EI > EII = EIII . 28. (UFMG - modificada) Na figura, estão representadas duas esferas, I e II, de mesmo raio, feitas de materiais diferentes e imersas em um recipiente contendo água. As esferas são mantidas nas posições indicadas por meio de fios que estão tensionados. De acordo com a figura, responda: a) O que podemos afirmar sobre as DENSIDADES das esferas I e II, quando comparadas com a da água? JUSTIFIQUE. b) O valor do EMPUXO que atua sobre a esfera I é maior, igual ou menor que o que atua na esfera II? JUSTIFIQUE. 29. João construiu um barquinho com uma folha de papel de massa igual a 15 gramas. Sua mãe estava distraída e ele fez uma travessura: colocou o barquinho para boiar no seu prato de sopa! A densidade da sopa é igual a 1,01 g/cm3 . O volume imerso do barquinho é de 14,85 cm3 . CALCULE o empuxo que atuou sobre o barquinho. a) 15 gramas-força. b) 14,85 Newtons. c) 15 Newtons. d) 14,85 gramas-força. 30. Um navio flutua em equilíbrio conforme o esquema abaixo. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 16
  • Paulo Souto Represente a(s) FORÇA(S) que atua(m) sobre o navio e diga o NOME dessa(s) força(s). 31. (UFVJM/20062007) Uma placa metálica afunda ao ser colocada na água. Se dobrarmos as bordas dessa placa, construindo uma caixa, de tal forma que a água não entre, e colocando-a novamente na água, ela irá flutuar. Com base nessas informações, a explicação CORRETA para essa situação é que A) o empuxo que a água exerce é maior na chapa. B) a caixa ficou mais leve que a chapa. C) ao dobrar a chapa, a massa específica do metal diminui. D) a placa metálica é mais densa e a caixa é menos densa que a água. 32.(UFVJM/2007) Um pedaço de parafina flutua na água e afunda no álcool. Sendo dρ a densidade da parafina, dal a densidade do álcool e da a densidade da água, é CORRETO afirmar que A) dρ < dal e dρ > da B) dρ > dal e dρ < da C) da > dal > dρ D) dρ > dal > da 33. (UFMG/2009) Um estudante enche dois balões idênticos – K e L – , usando, respectivamente, gás hélio (He) e gás hidrogênio (H2). Em seguida, com um barbante, ele prende cada um desses balões a um dinamômetro, como mostrado nesta figura: http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 17
  • Paulo Souto Os dois balões têm o mesmo volume e ambos estão à mesma temperatura. Sabe-se que, nessas condições, o gás hélio é mais denso que o gás hidrogênio. Sejam EK e EL os módulos do empuxo da atmosfera sobre, respectivamente, os balões K e L. Pela leitura dos dinamômetros, o estudante verifica, então, que os módulos da tensão nos fios dos balões K e L são, respectivamente, TK e TL. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que A) TK > TL e EK = EL. B) TK < TL e EK = EL. C) TK < TL e EK ≠ EL. D) TK > TL e EK ≠ EL. 34. (UFMG/2011) Um béquer contendo água está colocado sobre uma balança e, ao lado deles, uma esfera de aço maciça, com densidade de 5,0 g/cm3 , pendurada por uma corda, está presa a um suporte, como mostrado na Figura I. Nessa situação, a balança indica um peso de 12 N e a tensão na corda é de 10 N. Em seguida, a esfera de aço, ainda pendurada pela corda, é colocada dentro do béquer com água, como mostrado na Figura II. Considerando essa nova situação, DETERMINE: A) a tensão na corda. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 18
  • Paulo Souto B) o peso indicado na balança. http://cuca-rr.webnode.com/fisica/ 19