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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - EEIMVR - VCE LISTA DE FÍSICA III - VERÃO 2015 - PROF. DILSON 1- Qual seria a altura da atmosfera se a densidade do ar (a) fosse constante e (b) diminuísse linearmente a zero com altitude? Suponha que a densidade ao nível do mar é 1,3 kg/m3. 2- Um tubo em U contém mercúrio. Despejando água no ramo da direita até alcançar 13,6 m acima do mercúrio, de quanto subirá este, no outro ramo, em relação ao seu nível inicial? 3- Na figura, um cubo de lado L=0,600 m e 450 kg de massa é suspenso por uma corda em um tanque aberto preenchido com um líquido de densidade 1030 kg/m3. Encontre (a) a força total para baixo sobre o topo do cubo exercida pelo líquido e pela atmosfera, supondo que a pressão atmosférica é de 1,00 atm, (b) o módulo da força total para cima que atua no fundo do cubo, e (c) a tensão na corda. (d) Calcule o módulo do empuxo usando o princípio de Arquimedes. Que relação existe entre todas essas grandezas? 4- Na lenda contada sobre a descoberta de Ar- quimedes, ele teria sido instado pelo rei a responder se a coroa real era feita de ouro puro ou não. Para resolver o problema, Arquimedes teria pesado a coroa no ar e depois mergulhada na água, como está ilustrado na figura da coluna ao lado. Suponha que as medidas de Arquimedes tenham sido de 7,84 N no ar e 6,84 N na água. (a) Com estes valores, o que Arquimedes responderia ao rei? Porquê? (b) Caso a coroa, com o mesmo peso medido no ar do caso anterior, fosse ouro puro quanto deveria medir Arquimedes ao mergulhá-la na água? 5- A mola de um dispositivo amortecedor, mostrada na figura abaixo, possui uma constante elástica igual a 1250 N/m e o pistão tem um diâmetro de 1,20 cm. Se este dispositivo é mergulhado em um lago e o pistão afunda 0,75 cm, qual terá sido a profundidade em que o dispositivo foi colocado? 6- A seringa mostrada na figura contém um volume V de um líquido de densidade ρ . As áreas transversais do cilindro da seringa e do bico de saída são A e S respectivamente. Uma força constante é aplicada perpendicularmente ao lado esquerdo da seringa e após um tempo t todo o líquido é expelido da mesma. Qual foi o trabalho total realizado para esvaziar a seringa? (OBS: Calcule primeiramente a força aplicada. Expresse seus resultados usando dados do problema.) 7- Um sifão é um tubo usado para transferir líquidos de um recipiente para outro. O recipiente (muito grande) e o tubo ABC (de 20 cm 2 de área) estão inicialmente cheios de um líquido de densidade 1000 kg/m 3 e viscosidade desprezível. As distâncias mostradas na figura são h1 = 25 cm, d = 12 cm e h2 = 40 cm. Inicialmente, uma rolha localizada no ponto C impede a saída do líquido. (a) Determine o módulo da força exercida sobre a rolha, considere a massa da rolha desprezível. (b) Como mudaria a resposta do item (a) se no tubo ABC existe um líquido de densidade 500 kg/m3. (c) Na situação do item (a), qual será a velocidade do líquido no ponto C uma vez retirada a rolha? 9- Uma pequena usina hidroelétrica nas montanhas usa água de um reservatório colocado numa altura superior a da usina, trazendo-a através de tubulações circulares. Os tubos que chegam à represa têm 100 cm de diâmetro e estão 50 m abaixo da superfície da água represada. A água cai por 200 m através da tubulação antes de fluir na turbina que começa num bocal de 50 cm de diâmetro (ver figura). Pede-se: (a) A velocidade de água quando chega à turbina; (b) De quanto a pressão na entrada da tubulação da represa difere da pressão hidrostática no mesmo ponto (ponto 2). 10- No sistema da figura, a porção AC contém mercúrio, BC contém óleo e o tanque aberto contém água. As alturas indicadas são h0=10 cm, h1=5 cm, h2=20 cm e as densidades relativas à da água são 13,6 (mercúrio) e 0,8 (óleo). Determine a pressão pA no ponto A (em atm). 11- Dois grandes tanques abertos A e F contêm o mesmo líquido. Um tubo horizontal BCD, que tem uma constrição C e é aberto ao ar no ponto D, sai da base do tanque A, e um tubo vertical E parte da constrição C e mergulha no líquido do tanque F. Suponha um escoamento com linhas de corrente (fluxo laminar) e despreze a viscosidade. Sabendo que a área da seção reta da constrição C é a metade da área em D e que D está a uma distância h1 abaixo do nível do líquido no tanque A, até que altura h2 o líquido subirá no tubo E? Expresse sua resposta em termos de h1.
