Questões Sobre Hidrostática - Física - concurso

Vamos analisar cada uma das afirmações para entender melhor o que ocorre nesse sistema.

Para a afirmação I, se o cubo de gelo for uniforme, o princípio de Arquimedes nos diz que o empuxo exercido pelo fluido (água) sobre o gelo é igual ao peso do fluido deslocado. Como o gelo é menos denso que a água, o empuxo é maior que o peso do gelo, fazendo com que ele flutue. Quando o gelo derrete, a massa de água resultante ocupa exatamente o mesmo volume do gelo original, pois a densidade do gelo é menor que a da água. Portanto, o nível da água no copo não se altera.

Já para a afirmação II, se o cubo de gelo estiver com um volume de ar aprisionado, o volume do fluido deslocado pelo gelo é menor do que o volume do gelo. Isso ocorre porque o ar aprisionado ocupa um volume, mas não tem massa significativa. Quando o gelo derrete, o volume de água resultante é menor do que o volume do gelo original, fazendo com que o nível da água no copo desça.

Em relação à afirmação III, se o cubo de gelo possuir uma pequena massa de ferro em seu interior, o peso do gelo é maior do que o peso do fluido deslocado. Isso faz com que o empuxo exercido pelo fluido seja menor do que o peso do gelo, fazendo com que ele afunde. Quando o gelo derrete, a massa de água resultante, que inclui a massa de ferro, ocupa um volume maior do que o volume do gelo original, fazendo com que o nível da água no copo suba. No entanto, como a massa de ferro é pequena em relação ao volume do gelo, o efeito sobre o nível da água é insignificante. Portanto, essa afirmação está errada.

Portanto, as afirmações I e II estão corretas, e a resposta certa é B) I e II, apenas.

A viscosidade é uma propriedade dos fluidos relacionada a forças volumétricas de atrito interno que aparecem em um escoamento devido ao deslizamento das camadas fluidas, umas sobre as outras. Para um fluido newtoniano, a viscosidade é fixada em função do estado termodinâmico em que o fluido se encontra. A propriedade que mais influencia na viscosidade de líquidos e gases é a temperatura. Para a maioria dos fluidos industriais, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade

• A)dos líquidos e a dos gases aumentam.
• B)dos líquidos e a dos gases diminuem.
• C)dos líquidos aumenta, e a dos gases diminui.
• D)dos líquidos diminui, e a dos gases aumenta.
• E)dos líquidos diminui, e a dos gases não sofre alteração.

O gabarito correto é D). Isso ocorre porque, quando a temperatura aumenta, as moléculas dos líquidos ganham energia cinética e começam a se movimentar mais rapidamente, o que reduz as forças de atrito entre elas, resultando em uma diminuição da viscosidade. Já os gases, ao aumentar a temperatura, suas moléculas se expandem e ocupam mais espaço, o que aumenta as colisões entre elas e, consequentemente, a viscosidade.

No entanto, é importante notar que existem casos especiais em que a viscosidade de líquidos e gases se comporta de maneira diferente. Por exemplo, em alguns líquidos, como o água, a viscosidade aumenta com a temperatura até um determinado ponto, e então começa a diminuir. Já em outros líquidos, como o óleo, a viscosidade diminui com a temperatura.

Além disso, a viscosidade também pode ser influenciada por outras propriedades, como a pressão e a concentração de impurezas. Em sistemas complexos, como os fluidos não newtonianos, a viscosidade pode variar de maneira não linear com a temperatura e a pressão.

Portanto, é fundamental entender como a viscosidade se comporta em diferentes condições para projetar e operar sistemas que envolvem fluidos de maneira eficiente e segura. Isso é especialmente importante em indústrias como a petroquímica, a química e a aeroespacial, onde a manipulação de fluidos é crítica para o sucesso dos processos.

Em resumo, a viscosidade é uma propriedade importante dos fluidos que é influenciada pela temperatura e outras propriedades. Embora existam padrões gerais de comportamento, é fundamental considerar as peculiaridades de cada sistema para projetar e operar sistemas que envolvem fluidos de maneira eficiente e segura.

Vamos resolver o problema passo a passo! Primeiramente, precisamos entender que a razão pela qual o corpo começa a flutuar é porque a densidade da água com o sal se tornou maior ou igual à densidade do corpo. Isso ocorre porque a densidade é igual à massa dividida pelo volume. No caso do corpo, a densidade é de 3,0 g/cm³, e como o volume do corpo é igual ao volume de água e sal (100 cm³), a massa do corpo é de 3,0 g/cm³ x 100 cm³ = 300 g.

Agora, vamos encontrar a massa de água e sal necessária para que o corpo flutue. Como a densidade do corpo é de 3,0 g/cm³, a massa de água e sal necessária para que o corpo flutue é de 3,0 g/cm³ x 100 cm³ = 300 g. No entanto, a massa de água inicial é de 100 g, portanto, é necessário adicionar uma certa quantidade de sal à água.

A massa de sal necessária é igual à massa total de água e sal (300 g) menos a massa de água inicial (100 g), ou seja, 300 g - 100 g = 200 g. Portanto, a resposta correta é a opção D) 200.

• A)20
• B)90
• C)100
• D)200
• E)300

Um corpo de massa m encontra-se mergulhado em um bécher de massa Mb e com uma quantidade de água Ma. Do teto, conforme a figura acima, um fio de massa desprezível prende esse corpo com uma tensão T. Considere que a aceleração da gravidade seja g, e E, o empuxo exercido no corpo de massa m. A balança registrará uma força normal

• A)mg + E - T
• B)mg - E - T
• C)(m - Ma - Mb )g
• D)0
• E)(m + Ma + Mb )g - T

Vamos resolver essa questão passo a passo. Primeiramente, é importante entender o conceito de empuxo. O empuxo é uma força que age sobre um objeto parcial ou completamente imerso em um fluido (no caso, a água). Essa força é sempre dirigida para cima e é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.

No nosso caso, o corpo de massa m está parcialmente imerso no bécher de água. Portanto, o empuxo E exercido sobre o corpo é igual ao peso do volume de água deslocado pelo corpo. É importante notar que o empuxo é uma força que ajuda a reduzir o peso aparente do corpo.

Além disso, temos a força peso do corpo, que é igual a mg, e a tensão do fio, que é igual a T. A força normal registrada pela balança é a soma das forças que agem sobre o corpo.

Portanto, a força normal registrada pela balança é a soma do peso do corpo (mg), do empuxo (E) e da tensão do fio (-T). Isso porque a tensão do fio é uma força que age para cima, enquanto o peso do corpo e o empuxo são forças que agem para baixo.

Assim, a força normal registrada pela balança é igual a (m + Ma + Mb)g - T, que é a opção E.

Essa questão é um exemplo clássico de aplicação da lei de Arquimedes, que estabelece que a força exercida sobre um objeto parcial ou completamente imerso em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.

É importante notar que, nessa questão, a massa do bécher de água (Mb) é considerada, pois o bécher também está imerso na água. Isso aumenta a quantidade de água deslocada pelo corpo e, portanto, aumenta o empuxo exercido sobre o corpo.

Essa questão é um exemplo de como a física pode ser aplicada em situações cotidianas, como a medição de massa em um laboratório. É importante entender os conceitos físicos envolvidos para resolver essas questões de forma eficaz.

Vamos resolver esse problema de física! Para começar, vamos analisar a situação: temos um bloco maciço flutuando dentro de um recipiente com água, e 2/5 do volume total do bloco estão dentro do líquido. Isso significa que o bloco está em equilíbrio, ou seja, a força de empuxo exercida pela água sobre o bloco é igual ao peso do bloco.

Como desprezamos a pressão atmosférica, podemos ignorá-la nessa análise. Além disso, conhecemos a densidade da água, que é de 1,0 · 10³ kg/m³. Agora, precisamos encontrar a densidade do bloco.

Vamos começar aplicando a lei de Arquimedes, que relaciona a força de empuxo (F_e) à densidade do fluido (ρ_f) e ao volume do objeto submerso (V_sub):

F_e = ρ_f · g · V_sub

Como o bloco está em equilíbrio, a força de empuxo é igual ao peso do bloco (F_p). Além disso, sabemos que o peso é igual à massa do bloco (m) vezes a aceleração da gravidade (g):

F_p = m · g

Como o bloco está parcialmente submerso, podemos encontrar o volume do bloco submerso (V_sub) a partir do volume total do bloco (V_t):

V_sub = (2/5) · V_t

Agora, podemos igualar as duas expressões para a força de empuxo e rearranjar as equações para encontrar a densidade do bloco (ρ_b):

ρ_b = m / V_t = F_e / (g · V_sub)

Substituindo os valores conhecidos, temos:

ρ_b = F_e / (g · (2/5) · V_t)

Mas F_e é igual ao peso do bloco, que é igual à densidade da água vezes o volume do bloco submerso:

F_e = ρ_f · g · V_sub = ρ_f · g · (2/5) · V_t

Substituindo essa expressão em ρ_b, obtemos:

ρ_b = ρ_f · (2/5) / (2/5) = ρ_f

Portanto, a densidade do bloco é igual à densidade da água, que é de 1,0 · 10³ kg/m³. Multiplicando essa densidade por 4 (pois 4/5 do bloco não está submerso), obtemos:

ρ_b = 4,0 · 10² kg/m³

E, portanto, a resposta certa é a opção E) 4,0 · 10² kg/m³.

Vamos analisar cada uma das opções para encontrar a resposta certa.

Análise da opção A)

A afirmação "Todo objeto menos denso que a água flutua quando é nela colocado" está correta, pois é um princípio fundamental da física. No entanto, a razão pela qual os barcos flutuam na água não é apenas porque eles são menos densos que a água. É necessário que o peso do barco seja menor que a força de empuxo exercida pela água sobre ele. Portanto, essa opção não é a certa.

Análise da opção B)

A pressão exercida sobre uma pessoa que mergulha em uma piscina depende apenas da profundidade em que ela se encontra, medida em relação à superfície da água. Isso ocorre porque a pressão exercida pela água sobre um objeto é igual à pressão hidrostática, que aumenta com a profundidade. A posição em relação às bordas da piscina não afeta a pressão exercida sobre a pessoa. Portanto, essa opção está correta.

Análise da opção C)

Os elevadores hidráulicos realmente funcionam com base no princípio de Arquimedes, que estabelece que a força de empuxo exercida sobre um objeto é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. No entanto, os elevadores hidráulicos não servem apenas para erguer automóveis em postos de serviço de troca de óleo. Eles têm aplicações mais amplas em sistemas de elevação e manipulação de cargas. Portanto, essa opção não é a certa.

Análise da opção D)

A unidade mmHg (milímetros de mercúrio) é uma unidade de medida de pressão que é comumente utilizada em medicina e em alguns campos da física. Embora a pressão seja definida como a razão entre o módulo da força aplicada perpendicularmente à superfície e a área da superfície, a unidade mmHg é uma medida prática e útil para expressar pressões em sistemas que envolvem fluidos. Portanto, essa opção não é a certa.

Análise da opção E)

A pressão no fundo do recipiente A não é necessariamente maior que no fundo do recipiente B. A pressão depende da profundidade do líquido e da área da superfície em contato com o líquido. Nesse caso, como os recipientes A e B têm a mesma altura e contêm água a um mesmo nível, a pressão no fundo de ambos é a mesma. Portanto, essa opção não é a certa.

Portanto, a opção correta é a B). A pressão exercida sobre uma pessoa que mergulha em uma piscina depende apenas da profundidade em que ela se encontra, medida em relação à superfície da água.