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Exercícios Sobre de Fluidos: Conceitos Gerais

— 1. Exercícios de Fluidos: Conceitos Gerais —

Exercício 1 A unidade de Pressão no SI é o Pascal( ${Pa}$ ).

Além desta, usam outras unidades como a atmosfera( ${atm}$ ), milímetros de mercúrio( ${mmHg}$ ), Torricelli ( ${Torr}$ ), Bar( ${bar }$ ), etc.

Conhecendo a relação:

$\displaystyle 1 \ atm = 101325 \ Pa \approx 760 \ mmHg$

$\displaystyle 1 \ bar = 10^5 \ Pa$

Converta para o SI os seguintes valores de pressão:

${0,857 \ atm}$ .
${850 \ mmHg}$ .
${3,5 \ bar}$ .

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 1 .

Pela relação anterior, usando a regra de “ ${3}$ simples”, podemos escrever:
$\displaystyle 1 \ atm \longrightarrow 101325 \ Pa$

$\displaystyle 0,857 \ atm \longrightarrow \textbf{X}$

Então, fazendo multiplicação cruzada, obteremos:

$\displaystyle 1 \ atm\textbf{.}\textbf{X} = 101325 \ Pa\textbf{.}0,857 \ atm$

Resolvendo e simplificando a unidade ${atm}$ , obtemos:

$\displaystyle \Rightarrow \textbf{X} = 86835,5 \ Pa$
Pela mesma regra de “3 simples”, obtemos:
$\displaystyle 101325 \ Pa \longrightarrow 760 \ mmHg$

$\displaystyle \textbf{X} \longrightarrow 850 \ mmHg$

Fazendo a multiplicação cruzada, obtemos:

$\displaystyle 760 \ mmHg\textbf{.}\textbf{X} = 101325 \ Pa\textbf{.}850 \ mmHg$

Passando o ${760 \ mmHg}$ para o membro direito, simplificando a unidade ${mmHg}$ e resolvendo, obtemos:

$\displaystyle \Rightarrow \textbf{X} = 113324,0 \ Pa$
Pela mesma regra de “3 simples”, obtemos:
$\displaystyle 1 \ bar \longrightarrow 10^5 \ Pa$

$\displaystyle 3,5 \ bar \longrightarrow \textbf{X}$

Fazendo a multiplicação cruzada, obtemos:

$\displaystyle 1 \ bar\textbf{.}\textbf{X} = 10^5 \ Pa\textbf{.}3,5 \ bar$

Resolvendo e simplificando a unidade ${bar}$ , obtemos:

$\displaystyle \Rightarrow \textbf{X} = 3,5.10^5 \ Pa \Leftrightarrow \textbf{X} = 350000 \ Pa$

Exercício 2 Uma caixa em forma de cubo, tem faces com área de ${3 \ m^2}$ e está cheia com ${10 \ kg}$ de um certo material. Qual é a pressão que ela exerce sobre o solo?

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 2 .

Dados

${A_{face} = 3 \ m^2}$

${m = 10 \ kg}$

${g = 9,8 \ m/s^2}$

${P - \ ?}$

Como só uma das faces do cubo é que toca no chão, a área de contacto corresponde à área de uma das faces. Neste caso: ${A = A_{face} = 3 \ m^2.}$

Com a massa da caixa, podemos calcular o peso (força) que ela exerce ao solo, nesse caso:

$\displaystyle P = F_g = m\textbf{.}g = 10 \ Kg\textbf{.}9,8 \ m/s^2 \Rightarrow P = 98 \ N$

\bf{Nota: ${1kg\textbf{.}1m/s^2 = 1N}$ }

Usando o conceito de pressão, podemos escrever:

$\displaystyle p = \dfrac{F_{aplicada}}{A_{contacto}} = \dfrac{P}{A_{face}} \Rightarrow p = \dfrac{98\ N}{3m^2} \approx 32,67 \ Pa.$

Exercício 3 Uma caixa tem um peso de ${17 \ kg}$ e está apoiada em uma mesa. A pressão exercida pela caixa é de ${200 \ Pa}$ . Qual é a área de contacto entre a caixa e a mesa?

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 3 .

Dados

${P = 17 \ kgf}$

${p = 200 \ Pa}$

${A_{contacto} - ?}$

A Unidade ${Kgf}$ é uma unidade de força mas não está no SI. Sabendo que ${1 \ kgf = 9,8 \ N}$ .

Neste caso: ${P = 17 \ kgf = 17\textbf{.}9,8 \ N = 1666,6 \ N}$

Como:

$\displaystyle p = \dfrac{F_{aplicada}}{A_{contacto}} = \dfrac{P}{A_{contacto}}$

Nesse caso, isolando a área, obtemos:

$\displaystyle A_{contacto} = \dfrac{P}{p} =\dfrac{166,7}{200} \approx 0,834 \ m^2$

Exercício 4 Um corpo tem uma massa de 3 kg e um volume de 5 litros. Determine a sua massa específica.

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 4 .

Dados

${m = 13 \ kg}$

${V = 5 \ l}$

${\rho - \ ?}$

A Unidade litro( ${l}$ ) não é a unidade de volume no SI e se quisermos obter a massa específica no SI(como é regra), devemos converter esta unidade.

Sabendo que:

$\displaystyle 1 \ l \longrightarrow 10^{-3} \ m^3$

$\displaystyle 5 \ l \longrightarrow V_{SI}$

Neste caso: ${1 \ l\textbf{.}X = 5 \ l\textbf{.}10^{-3} \ m^3 \Rightarrow V_{SI} = 5\textbf{.}10^{-3} \ m^3}$

Quer dizer que o ${V_{SI} = 5\textbf{.}10^{-3} \ m^3}$

A definição de massa específica impõe que:

$\displaystyle \rho = \dfrac{m_{corpo}}{V_{corpo}} = \dfrac{m}{V_{SI}} = \dfrac{13}{5\textbf{.}10^{-3}}$

$\displaystyle \rho = 2600 \ kg/m^3$

Exercício 5 Um corpo apresenta uma massa específica de ${25 \ g/cm^3}$ . Qual é a sua massa específica no SI?

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 5 .

Estamos diante de um problema de conversão de unidades, onde a unidade apresenta uma fracção:

$\displaystyle \rho = 25 \dfrac{g}{cm^3}$

Neste caso, faremos a conversão no numerador e denominador. Para simplificar faremos a conversão por substituição directa. Sabendo que ${1 \ kg = 1000 \ g}$ e ${1 \ g = 10^{-3} \ kg}$ .

Sabendo também que o prefixo “centi”(c) equivale a ${10^{-2}}$ , neste caso ${1 \ cm^3 = 1\textbf{.}(10^{-2})^3 \ m^3= \ (10^{-6}) \ m^3.}$

Note que, o facto de a unidade ( ${cm}$ ) estar elevada a 3, quando separamos o prefixo “centi”, ele também fica elevado a 3. Neste caso: ${1 \ cm^3 = 10^{-6} \ m^3}$ . Então:

$\displaystyle \rho = \dfrac{25\textbf{.} \ g}{cm^3} = \dfrac{25\textbf{.}10^{-3} \ kg}{10^{-6} \ m^3} = 25\textbf{.}10^{-3+6} \ kg/m^3$

$\displaystyle \rho = 25\textbf{.}10^3 \ kg/m^3$

Exercício 6 Uma esfera maciça de alumínio tem uma massa de ${50 \ g}$ . Qual é o seu volume?

NÍVEL DE DIFICULDADE: Elementar .

Resolução 6 .

Dados

${m = 50 \ g = 50\textbf{.}10^{-3} \ kg}$

${V - \ ?}$

Apesar de não ser dado, mas a massa específica do alumínio é conhecida ${\rho{al} = 2700 \ kg/m^3}$ . Neste caso, pela definição de massa específica, temos:

$\displaystyle \rho = \dfrac{m}{V} \Rightarrow \rho\textbf{.}V = m \Rightarrow V = \dfrac{m}{\rho}$

Neste caso:

$\displaystyle V = \dfrac{50\textbf{.}10^{-3} \ kg}{2700 \ kg/m^3} = 1,852\textbf{.}10^{-5} \ m^3$

OBS: Como qualquer trabalho, esta publicação pode estar sujeita a erros de digitação, falta de clareza na imagem ou alguma insuficiência na explicação. Neste sentido, solicitamos aos nossos leitores o seguinte:

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Etiquetas: conversão de unidades, Exercicios resolvidos, física resolvido, fluidos, fluidos resolvidos, massa específica, pressão, resolvidos

By Anselmo Gomes Tomás in 00 Geral, 02 Física, 02 Física, 03 Ensino Médio, 03 Mecânica de Fluidos on 07/10/2020.

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