LE - fluidos - VE0304

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Exercícios de fluidos. Baseados no Tipler.
Os valores de diversos parâmetros podem ser encontrados, e.g., na
apostila
1) Calcule a massa de ar que está contida dentro de uma sala de aula
de 6x10m2 de área e 3m de altura.
2) Achar o raio de uma esfera de ferro de 500 kg.
3) Uma porta de madeira tem 210cm de altura, 80 cm de largura e 3
cm de espessura. Determine a sua massa.
4) Um balão de 60 mL está cheio de mercúrio a 0°C. Quando a
temperatura aumenta para 80°C, 1,47g de mercúrio transborda.
Achar a densidade do mercúrio a 80°C. Considere o volume do
balão constante e que a densidade do Hg é 13645 kg/m3a 0°C.
5) A pressão na superfície de um lago é 101 kPa. Determine a
pressão absoluta e a manométrica, em atm, que um mergulhador
é submetido quando este está a 10m e a 100 m de profundidade.
6) (a) Qual a força em newtons e em kgf que a pressão atmosférica
exerce sobre uma mesa de 1m x 2m? (b) Por que ela não quebra?
7) Qual a pressão que o salto de sapato de 5 mm de raio exerce no
chão quando apenas este fica apoiado momentaneamente no
chão? Considere que a massa da pessoa é 70 kg.
8) Um elevador hidráulico é usado para elevar um corpo de 1000 kg.
A razão entre os raios dos dois cilindros é 0,1. Qual a força que o
pistão deve exercer para elevar o corpo?
9) O sangue entra na aorta que tem um raio de 9 mm. Considerando
que a pressão do sangue é 120 mmHg, calcule a força que o
coração faz para bombear o sangue por esta artéria.
10) Determine a força que uma pessoa dentro de um carro a 3 m de
profundidade num lago deve fazer para abrir a porta de 0,7 m2e
nadar até a superfície. Pense sobre essa situação e arrume uma
forma de abrir essa porta. É interessante considerar alguns pontos
neste problema.
11) Qual o aumento de pressão que deve ser feito para diminuir o
volume de 1L de água para 0,98L?
12) Considere que cada pneu de um carro de 2000 kg tem uma
pressão de 35 PSI. (a) calcule a área de contato de cada pneu
com o solo. (b) suponha que a pressão em cada pneu foi
reduzida para 25 PSI. Calcule a nova área de contato de cada
pneu. (requer uma boa discussão)
13) Um paciente encontra-se recebendo uma transfusão de sangue.
Considerando que o sangue tem uma densidade igual a 1,03
kg/L, calcule a altura mínima que o frasco de sangue deve ficar
para que a transfusão seja possível. Considere a pressão
sanguínea como sendo igual a 120 mmHg.
14) Suponha que você está sob a água a uma determinada
profundidade. Considerando que a área do seu tórax é 0,1 m2e
que a força máxima que você consegue fazer para respirar é
400N, calcule a profundidade máxima que você consegue
mergulhar respirando através de uma mangueira.
15) Qual a força que uma corda exerce para segurar um pedaço de
alumínio de 5 kg completamente imerso na água? Faça um
desenho mostrando o experimento e as forças atuando no corpo.
16) Um pedaço de alumínio pesa 100N. Quando imerso
completamente num líquido, o peso registrado cai para 55N.
Determine a densidade deste líquido.
17) Um corpo pesa 100N. Quando imerso completamente na água, o
peso registrado cai para 90N. Determine a densidade deste corpo.
18) Qual a força necessária para manter uma prancha de surf de 38 L e
3,6 kg completamente imersa na água doce?
19) Calcule o volume que um balão de hélio (0,178 kg/m3) deve ter
para suspender uma carga total de 100 kg. Dens. ar = 1,29 kgm3.
20) Uma jangada de madeira (450 kg/m3) tem uma área de 10m2e uma
altura de 10 cm. Quantos sacos de cimento (50kg) esta jangada
consegue transportar sem molhar qualquer saco?
21) Um mergulhador de 85 kg consegue flutuar indiferentemente
dentro d’água ao carregar blocos de chumbo, e.g., na cintura. A
densidade do corpo humano é 0,96 kg/L, qual a massa de chumbo
que deve ser amarrada ao mergulhador para ele flutuar sob a
superfície d’água? Considere o empuxo também no chumbo.
22) O sangue flui na aorta (raio = 9 mm) a uma velocidade igual a 30
cm/s. (a) Calcular a vazão do sangue em litros por minuto. (b) Se
todo o sangue da aorta fluir para todos os capilares do corpo, onde
a velocidade de escoamento é 1 mm/s, calcule a área total dos
capilares.
23) A água entra numa mangueira de 3 cm de diâmetro a uma
velocidade de 1 m/s. (a) Qual a velocidade de saída da água se o
bocal tem um diâmetro igual a 1,5 cm? (b) Se a entrada e a saída
estiverem na mesma altura, calcule a diferença de pressão entre
esses dois lugares.
24) A pressão na entrada de um tubo de 2 cm2 de área é igual a 200
kPa. Considere que a vazão neste tubo é igual a 0,3 L/s. (a) Qual a
velocidade da água na entrada do tubo? (b) Qual a velocidade da
água na saída do tubo considerando que ele tem uma área igual a 1
cm2e se encontra a 10 m de altura com relação à entrada. (c) Qual
a pressão na saída do tubo?
25) Durante uma ventania muito forte, a pressão atmosférica sobre o
telhado de uma casa diminui e pode até arrancá-lo. Considerando
que o telhado é plano e tem uma área igual a 15m2, e que o vento
passa sobre ele a uma velocidade de 150 km/h, calcule a força
resultante sobre o telhado.
26) Um tanque de altura H, com uma área de superfície grande
comparada com o furo, tem um furo a uma distância h (h < H)
abaixo da superfície da água. (a) Achar a distância que o jato
d’água atinge na horizontal. (b) Determine a altura h que
maximiza essa distância. Considere a pressão estática na saída
como sendo 1 atm.
Respostas
2) 0,247 m; 4) 13620,5 kg/m3; 6) 20657 kgf; 8) 100N; 10) 20601N; 11)
395 atm; 13) 1,58 m; 15) 30,9 N; 16) 1215 kg/m3; 18) 337,5 N; 19) 90
m3; 21) 3,9 kg; 23) 4 m/s, 7500 Pa; 25) 16796,9 N para cima.