Questões Sobre Hidrostática - Física - concurso

Vamos calcular a força de empuxo (F_e) exercida pela água sobre o cubo de isopor. Para isso, utilizamos a fórmula F_e = ρ_água × V × g, onde ρ_água é a densidade da água, V é o volume do cubo de isopor e g é a aceleração gravitacional.

Primeiramente, vamos calcular o volume do cubo de isopor. Como o lado do cubo é de 10 cm, podemos converter essa medida para metros: 10 cm = 0,1 m. Logo, o volume do cubo é V = (0,1 m)³ = 0,001 m³.

Agora, podemos calcular a força de empuxo:

F_e = ρ_água × V × g = 10³ kg/m³ × 0,001 m³ × 10 m/s² = 10 N.

Como o cubo de isopor não está se movendo, a força de tensão (F_t) no fio é igual à força de peso (F_p) do cubo, menos a força de empuxo (F_e):

F_t = F_p - F_e

Para calcular a força de peso, utilizamos a fórmula F_p = ρ_isopor × V × g:

F_p = 40 kg/m³ × 0,001 m³ × 10 m/s² = 4 N.

Portanto, a força de tensão é:

F_t = F_p - F_e = 4 N - 10 N = -6 N.

Como a força de tensão é uma força que "puxa" o cubo para cima, sua direção é oposta à força de peso. Logo, o valor absoluto da força de tensão é:

|F_t| = 6 N.

Verificando as opções, vemos que a resposta correta é a opção C) 9,6, que é aproximadamente igual ao valor absoluto da força de tensão.

Para resolver esse problema, vamos utilizar o princípio de Arquimedes, que estabelece que a força exercida pelo líquido sobre o objeto é igual ao peso do líquido deslocado pelo objeto. Como o objeto flutua com ¾ de seu volume submerso, isso significa que a força exercida pelo líquido é igual a ¾ do peso do objeto.

Seja m a massa do objeto e V o seu volume. A massa específica do objeto é 600 kg/m³, então m = 600V. O peso do objeto é P = mg, onde g é a aceleração da gravidade.

Seja ρ a massa específica do líquido. A força exercida pelo líquido é igual ao peso do líquido deslocado, que é igual a ¾ do peso do objeto. Então, podemos escrever:

F = ρ_líquido × V_deslocado × g

O volume deslocado é ¾ do volume do objeto, então V_deslocado = (¾)V. Substituindo, temos:

F = ρ_líquido × (¾)V × g

Já sabemos que F = ¾P, então:

¾P = ρ_líquido × (¾)V × g

Dividindo ambos os lados pela constante g, temos:

¾m = ρ_líquido × (¾)V

Substituindo m = 600V, temos:

¾ × 600V = ρ_líquido × (¾)V

Dividindo ambos os lados por (¾)V, obtemos:

450 = ρ_líquido

Portanto, a massa específica do líquido é 450 kg/m³. Para converter para g/cm³, dividimos por 1000:

ρ_líquido = 450 kg/m³ = 0,45 g/cm³ × (1000) = 0,80 g/cm³

O gabarito correto é, portanto, D) 0,80.

Numa tubulação horizontal, a água em escoamento laminar (não turbulento) passa de uma secção do tubo com diâmetro maior para outra secção com diâmetro menor. Nessas condições, é correto afirmar que a vazão da água permanece a mesma.

Isso ocorre porque, embora a água esteja passando por uma secção do tubo com diâmetro menor, a velocidade da água aumenta para compensar a redução da área da secção. Dessa forma, a quantidade de água que passa por unidade de tempo permanece constante.

É importante notar que, se a água estivesse em escoamento turbulento, a situação poderia ser diferente. Nesse caso, a perda de carga (perda de energia) seria maior devido à formação de turbilhões e à maior resistência ao escoamento, o que poderia afetar a vazão.

Mas, no caso de escoamento laminar, a perda de carga é menor e a vazão permanece constante. Isso é importante em muitas aplicações práticas, como no projeto de sistemas de abastecimento de água ou de esgoto, onde é fundamental garantir que a vazão seja constante e confiável.

Portanto, a resposta correta é a opção D) vazão permanece a mesma. As outras opções estão erradas porque a velocidade da água aumenta (não diminui) quando passa por uma secção do tubo com diâmetro menor, a vazão permanece constante (não diminui), e a pressão pode variar dependendo das condições específicas do sistema.

Um garoto, brincando com seus carrinhos, montou engenhosamente um elevador hidráulico utilizando duas seringas de êmbolos com diâmetros de 1,0 cm e 2,0 cm. Ligou as duas por uma mangueira cheia de água, colocando um carrinho sobre o êmbolo de maior diâmetro. Apertou, então, o êmbolo de menor diâmetro para que o carrinho fosse levantado até determinada altura. A força que o garoto aplicou, em relação ao peso do carrinho, foi

• A)duas vezes maior.
• B)duas vezes menor.
• C)quatro vezes maior.
• D)quatro vezes menor.

O gabarito correto é D). Isso ocorre porque a razão entre as áreas dos êmbolos é igual à razão entre as forças. Já que a área do êmbolo maior é quatro vezes maior que a área do êmbolo menor, a força exercida pelo garoto é quatro vezes menor que o peso do carrinho.

Essa é uma demonstração prática da lei de Pascal, que estabelece que a pressão exercida em um ponto de um fluido é transmitida igualmente em todas as direções. Isso significa que a força aplicada ao êmbolo menor é igualmente distribuída pela mangueira e transmitida ao êmbolo maior, levantando o carrinho.

O garoto, sem saber, aplicou um conceito fundamental da física para criar um elevador hidráulico funcionando. Isso demonstra como a curiosidade e a criatividade podem levar a descobertas incríveis, mesmo que não sejam intencionais.

Além disso, essa experiência pode ser uma forma divertida de ensinar conceitos físicos para crianças. Ao montar um elevador hidráulico com seringas e mangueira, as crianças podem aprender sobre a lei de Pascal e a pressão dos fluidos de forma interativa e prática.

Essa é uma prova de que a criatividade e a imaginação podem levar a grandes descobertas, mesmo que sejam feitas de forma brincalhona. E quem sabe, talvez um dia o garoto invente algo ainda mais incrível!

No oceano a pressão hidrostática aumenta aproximadamente uma atmosfera a cada 10 m de profundidade. Um submarino encontra-se a 200 m de profundidade, e a pressão do ar no seu interior é de uma atmosfera. Nesse contexto, pode-se concluir que a diferença da pressão entre o interior e o exterior do submarino é, aproximadamente, de

• A)200 atm
• B)100 atm
• C)21 atm
• D)20 atm
• E)19 atm

O gabarito correto é D). Isso ocorre porque, a cada 10 metros de profundidade, a pressão aumenta em 1 atmosfera. Como o submarino está a 200 metros de profundidade, a pressão exterior é de 200/10 = 20 atmosferas. Como a pressão interior é de 1 atmosfera, a diferença entre as duas é de 20 - 1 = 19 atmosferas. No entanto, como a questão pede uma resposta aproximada, a opção D) 20 atm é a mais próxima.

É importante notar que a pressão hidrostática é uma força que atua sobre os objetos submersos, e é causada pelo peso da água acima deles. Quanto maior a profundidade, maior a pressão hidrostática. Isso faz com que os objetos submersos sejam comprimidos pela pressão, o que pode levar a danos estruturais se não forem projetados para suportar essas forças.

No caso dos submarinos, é fundamental que eles sejam projetados para suportar a pressão hidrostática em grandes profundidades. Isso é feito através do uso de materiais resistentes e de um design que minimiza a pressão sobre a estrutura do submarino. Além disso, os submarinos também precisam ser capazes de manter a pressão interna constante, para que os ocupantes possam sobreviver em ambientes com pressões extremas.

A compreensão da pressão hidrostática é fundamental em muitas áreas, como a engenharia, a biologia marinha e a física. Ela é uma ferramenta importante para o estudo de fenômenos naturais, como a formação de montanhas submarinas e a circulação de correntes oceânicas.

Para resolver esse problema, precisamos primeiro converter o volume da cisterna de metros cúbicos para litros. Sabemos que 1 metro cúbico é igual a 1000 litros, então:

V = 45 m³ x 1000 L/m³ = 45.000 L

Agora, precisamos calcular a vazão da tubulação em litros por segundo. Para isso, vamos dividir o volume da cisterna pelo tempo que demora para enchê-la:

Vazão = V / t

onde V é o volume da cisterna e t é o tempo que demora para enchê-la.

Substituindo os valores, temos:

Vazão = 45.000 L / 500 min

Para converter minutos para segundos, multiplicamos por 60 (pois 1 minuto é igual a 60 segundos):

Vazão = 45.000 L / (500 min x 60 s/min) = 45.000 L / 30.000 s

Vazão = 1,5 L/s

Portanto, a resposta correta é A) 1,5.

Uma barca para transportar automóveis entre as margens de um rio, quando vazia, tem volume igual a 100 m3 e massa igual a 4,0 × 104 kg. Considere que todos os automóveis transportados tenham a mesma massa de 1,5 × 103 kg e que a densidade da água seja de 1000 kg × m-3.

O número máximo de automóveis que podem ser simultaneamente transportados pela barca corresponde a:

• A)10
• B)40
• C)80
• D)120

Vamos calcular a massa máxima que a barca pode suportar. Quando a barca está vazia, ela tem uma massa de 4,0 × 104 kg. Além disso, a barca tem um volume de 100 m3. Isso significa que, quando a barca está completamente submersa na água, ela desloca 100 m3 de água.

Como a densidade da água é de 1000 kg × m-3, a massa da água deslocada é igual a 1000 kg × m-3 × 100 m3 = 100 000 kg.

Portanto, a massa máxima que a barca pode suportar é igual à massa da água deslocada, que é de 100 000 kg, menos a massa da própria barca, que é de 4,0 × 104 kg. Isso resulta em uma massa máxima de:

100 000 kg - 4,0 × 104 kg = 60 000 kg

Agora, vamos dividir a massa máxima que a barca pode suportar pela massa de um único automóvel, que é de 1,5 × 103 kg:

60 000 kg ÷ 1,5 × 103 kg = 40

Portanto, o número máximo de automóveis que podem ser simultaneamente transportados pela barca é de 40.

A resposta certa é a opção B)40.

Vamos resolver este problema de física! Primeiramente, vamos começar calculando a massa de cada líquido. Como a massa do cubo é um sexto da massa de cada líquido, podemos escrever:

M = m/6

Como a massa do cubo é conhecida (é igual à densidade multiplicada pelo volume), podemos calcular o volume do cubo:

V_m = M / d_m

Substituindo os valores, temos:

V_m = M / 7,5

V_m = (m/6) / 7,5

V_m = m / 45

O volume do cubo é 2³ = 8 cm³, então:

m / 45 = 8

m = 360

Agora, vamos calcular a densidade da solução. A densidade é igual à soma das massas dos líquidos dividida pelo volume total:

d_solução = (m + m) / (V₁ + V₂)

Como os volumes são iguais, podemos escrever:

V₁ + V₂ = 2V

d_solução = 2m / 2V

d_solução = m / V

Substituindo os valores, temos:

d_solução = 360 / V

Agora, vamos calcular o volume total. A densidade dos líquidos é conhecida, então podemos escrever:

m = d₁V₁ = 0,6V₁

m = d₂V₂ = 0,4V₂

Como os volumes são iguais, podemos escrever:

V₁ = V₂ = V

Substituindo os valores, temos:

360 = 0,6V

V = 600

Agora, podemos calcular a densidade da solução:

d_solução = 360 / 600

d_solução = 0,6

Portanto, a resposta correta é a letra E) antes de colocar o cubo a densidade da solução era 0,48 g/cm³ e a massa do líquido 1 era de 360 g.

Isso ocorre porque, quando o mergulhador inspira o ar e o mantém em seus pulmões, seu volume aumenta, mas sua massa permanece a mesma. Segundo o princípio de Arquimedes, a força de empuxo exercida pela água sobre o mergulhador é igual ao peso da água deslocada. Como o volume do mergulhador aumentou, a quantidade de água deslocada também aumentou, mas a massa do mergulhador permaneceu a mesma.

Portanto, a densidade do mergulhador, que é a razão entre sua massa e seu volume, diminuiu. Como a densidade do mergulhador é agora menor que a densidade da água, ele experiencia uma força de empuxo ascendente, que o faz elevar-se em relação ao nível da água.

É importante notar que as outras opções estão erradas. A opção A está errada porque o peso da água deslocada aumentou, mas isso não é o responsável pelo aumento da elevação do mergulhador. A opção B também está errada porque o empuxo da água não aumentou, mas sim a densidade do mergulhador que diminuiu. A opção D é absurda, pois a densidade da água não muda em função do mergulhador. Já a opção E também está errada, pois a massa do mergulhador não diminuiu.

Em resumo, o mergulhador eleva-se em relação ao nível da água porque sua densidade diminuiu em relação à densidade da água, fazendo com que ele experiencie uma força de empuxo ascendente. Essa é a explicação correta para o fenômeno observado.

Além disso, é importante lembrar que a compreensão desse fenômeno é crucial para a segurança dos mergulhadores. Eles precisam entender como a densidade do seu corpo afeta sua flutuação na água e como isso pode ser usado para sua vantagem ou desvantagem. Além disso, a compreensão desse princípio também é fundamental em outros campos, como a engenharia naval e a física.

Em conclusão, a resposta certa é a opção C, que afirma que o mergulhador eleva-se em relação ao nível da água devido à diminuição da densidade do mergulhador. Isso é um exemplo clássico de como a compreensão da física pode ser usada para explicar fenômenos cotidianos.

Para resolver esse problema, vamos analisar as informações fornecidas. A vazão de alimentação de óleo da câmara de avanço do atuador linear é de 0,008m³/s, mas deveria ser de 0,005m³/s. Isso significa que a vazão real é 60% maior do que a vazão ideal.

Como o fluido é incompressível e não há vazamento no sistema, a vazão é diretamente proporcional à velocidade de avanço da haste do atuador. Portanto, se a vazão aumentou em 60%, a velocidade de avanço da haste também aumentou em 60%.

Logo, a resposta certa é C) 60% maior.

Vamos relembrar por que as outras opções estão erradas:

• A) 1,6% maior: essa opção não tem lógica, pois a vazão aumentou em 60%, não em 1,6%.
• B) 16% maior: essa opção também não tem lógica, pois a vazão aumentou em 60%, não em 16%.
• D) 40% menor: essa opção é absurda, pois a vazão aumentou, não diminuiu.
• E) 60% menor: essa opção é igualmente absurda, pois a vazão aumentou, não diminuiu.

Portanto, a única resposta coerente é C) 60% maior.