Questões Sobre Hidrostática - Física - concurso

Para estimar o nível de água h, presente no interior de um reservatório, foi instalado um manômetro em sua base, de modo que, ao ser medida a pressão p, o nível h ficava determinado pela relação h = K.p.

Sabe-se, pela hidrostática, que p = ρgh; logo, K = 1/ρg possui como unidades

• A)m/Pa
• B)m2.s/kg
• C)m/N
• D)m.s2 /kg
• E)m2 /Pa

Vamos analisar cada uma das opções para encontrar a resposta certa. Começamos pela opção A) m/Pa. A constante K é igual a 1/ρg, onde ρ é a densidade do líquido e g é a aceleração da gravidade. A unidade de ρ é kg/m³ e a unidade de g é m/s². Portanto, a unidade de K é 1/(kg/m³ × m/s²) = m/Pa. Isso é exatamente o que está na opção A).

Já a opção B) m².s/kg não faz sentido, pois a unidade de ρ é kg/m³ e a unidade de g é m/s², então a unidade de K não pode ser m².s/kg.

A opção C) m/N também não é possível, pois a unidade de N é kg.m/s² e a unidade de K não pode ser m/N.

A opção D) m.s²/kg também não é correta, pois a unidade de ρ é kg/m³ e a unidade de g é m/s², então a unidade de K não pode ser m.s²/kg.

Finalmente, a opção E) m²/Pa não é igual a 1/ρg, então também não é a resposta certa.

Portanto, a resposta certa é A) m/Pa. Isso significa que, para cada Pascal de pressão, o nível de água aumenta em 1 metro. Isso é muito útil para medir a altura de líquidos em reservatórios.

É importante lembrar que a hidrostática é muito importante em muitas áreas, como a engenharia, a física e a química. Ela nos permite entender como os líquidos se comportam em diferentes situações e como podemos medir suas propriedades.

Além disso, é fundamental ter conhecimento das unidades de medida corretas para evitar erros em nossos cálculos. Isso pode ser muito perigoso em campos como a engenharia, onde pequenos erros podem ter consequências graves.

Em resumo, o conhecimento da hidrostática e das unidades de medida corretas é fundamental para qualquer estudante de física ou engenharia. Isso nos permite entender como os líquidos se comportam e como podemos medir suas propriedades de forma precisa.

Além disso, é importante notar que a escolha da bomba centrífuga mais adequada para um determinado sistema depende de uma análise cuidadosa dessas curvas características. Dessa forma, é fundamental que o projetista ou engenheiro responsável pela seleção da bomba tenha conhecimento profundo sobre as características operacionais da bomba e do sistema em que ela será instalada.

Por exemplo, ao analisar a curva de carga (H) versus vazão volumétrica (Q), é possível identificar o ponto de operação ótimo da bomba, ou seja, o ponto em que a bomba opera com o máximo de eficiência. Além disso, essa curva também permite identificar os limites de operação da bomba, evitando assim a escolha de uma bomba que não atenda às necessidades do sistema.

Já a curva de potência absorvida (Pabs) versus vazão volumétrica (Q) é fundamental para a seleção da bomba mais adequada em termos de consumo de energia. Isso porque a potência absorvida pela bomba está diretamente relacionada ao consumo de energia, e uma bomba que consome mais energia do que o necessário pode gerar custos desnecessários para o sistema.

Por fim, a curva de rendimento (η) versus vazão volumétrica (Q) é essencial para avaliar a eficiência da bomba em diferentes condições de operação. Uma bomba com um rendimento alto é capaz de converter a maior parte da energia absorvida em trabalho útil, o que resulta em uma economia de energia e redução de custos.

No entanto, é importante notar que a escolha da bomba mais adequada não se resume apenas à análise dessas curvas características. Outros fatores, como o tipo de fluido a ser bombeado, a temperatura de operação, a pressão de saída e o tipo de acionamento, também devem ser considerados.

Além disso, é fundamental que o projetista ou engenheiro responsável pela seleção da bomba tenha conhecimento sobre as normas e padrões de segurança aplicáveis ao sistema, bem como as recomendações dos fabricantes de bombas. Somente mediante a consideração de todos esses fatores é que é possível selecionar a bomba mais adequada para o sistema.

Em resumo, a escolha da bomba centrífuga mais adequada depende de uma análise cuidadosa das curvas características fornecidas pelo fabricante, bem como de outros fatores importantes, como o tipo de fluido, a temperatura de operação e as normas de segurança aplicáveis.

Um mergulhador realiza um reparo em um poço de petróleo no mar a uma profundidade de 50 m.
Considerando-se a massa específica da água do mar igual a 1.000 kg/m³ , o valor da pressão manométrica atuante no corpo do mergulhador, em kPa, está na faixa de

• A)100 a 200
• B)200 a 400
• C)400 a 600
• D)600 a 800
• E)800 a 1.000

Para resolver esse problema, precisamos entender como a pressão manométrica se relaciona com a profundidade na água. A pressão manométrica é a diferença entre a pressão ambiente e a pressão atmosférica. No caso de um mergulhador submerso, a pressão ambiente é a pressão exercida pela água ao seu redor.

Uma regra prática para calcular a pressão manométrica em uma profundidade é multiplicar a profundidade em metros pela massa específica da água (1.000 kg/m³) e pela aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 m/s²). Isso nos dará a pressão em pascals (Pa). Para converter para quilopascais (kPa), basta dividir o resultado por 1.000.

Portanto, para uma profundidade de 50 m:

P = ρ × g × h = 1.000 kg/m³ × 9,8 m/s² × 50 m = 490.000 Pa

Convertendo para kPa:

P = 490.000 Pa ÷ 1.000 = 490 kPa

Como a resposta mais próxima é a alternativa C) 400 a 600 kPa, essa é a resposta correta.

É importante notar que a pressão manométrica pode ser perigosa para os mergulhadores se não forem tomadas precauções adequadas. A pressão exercida pela água pode causar lesões graves ou mesmo fatais se o mergulhador não estiver adequadamente equipado e treinado.

Além disso, é fundamental lembrar que a pressão manométrica aumenta rapidamente com a profundidade. Isso significa que, quanto mais profundo o mergulhador for, maior será a pressão exercida sobre seu corpo.

Portanto, é crucial que os mergulhadores estejam cientes dos riscos envolvidos e tomem medidas para minimizar esses riscos.

Para resolver esse problema, vamos começar convertendo a pressão atmosférica padrão de mmHg para Pa. Sabemos que 1 mmHg é igual a 133,322 Pa, então:

1 atm = 760 mmHg = 760 x 133,322 Pa = 101325 Pa

Agora, vamos converter essa pressão de Pa para mbar. Lembre-se de que 1 Bar é igual a 10⁵ Pa, então:

1 Bar = 10⁵ Pa = 1000 mbar

101325 Pa = 101325 / (10⁵) mbar = 1013,25 mbar ≈ 1014 mbar

Então, a alternativa correta é a C) 1014 mbar.

É importante notar que a aceleração da gravidade local (g) e a densidade do mercúrio (d) não são necessárias para resolver esse problema.

Em resumo, a pressão atmosférica padrão ao nível do mar é de aproximadamente 1014 mbar, o que é fundamental para os pilotos ajustarem os instrumentos do avião.

Essa informação é crucial para a segurança dos voos, pois uma pressão atmosférica incorreta pode levar a erros de navegação e comprometer a estabilidade do avião.

Além disso, a comunicação eficaz entre os controladores de voo e os pilotos é essencial para garantir a segurança dos passageiros e da tripulação.

Por isso, é fundamental que os pilotos tenham conhecimento sobre a pressão atmosférica e saibam como ajustar os instrumentos do avião de acordo com as condições meteorológicas locais.

Em conclusão, a pressão atmosférica padrão ao nível do mar é de aproximadamente 1014 mbar, e é essencial para a segurança dos voos.

Assinale a alternativa que contém as palavras que, colocadas respectivamente nas lacunas do texto a seguir, o tornam correto, conforme o Teorema de Arquimedes.

Os balões dirigíveis ainda são utilizados para filmagens, observações meteorológicas e outros fins.

Esses balões alteram sua densidade final, preenchendo recipientes internos com gases de menor densidade que o ar e com isso, conseguem obter o empuxo que possibilita a ascensão vertical.

• A) seu volume; temperatura; maior pressão
• B) sua densidade; volume; menor pressão
• C) sua densidade; densidade; o empuxo
• D) seu peso; peso; um volume menor

Para entender melhor como isso funciona, vamos analisar o Teorema de Arquimedes, que diz que "todo corpo mergulhado em um fluido sofre uma força vertical de baixo para cima igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo".

No caso dos balões dirigíveis, o fluido em questão é o ar. Quando os recipientes internos são preenchidos com gases de menor densidade que o ar, o balão como um todo torna-se menos denso que o ar ao seu redor.

Isso faz com que a força do empuxo, que é a força exercida pelo fluido (ar) sobre o corpo (balão), seja maior que o peso do balão, permitindo que ele se eleve verticalmente.

Portanto, a alternativa C) é a que contém as palavras que, colocadas respectivamente nas lacunas do texto, o tornam correto.

Vamos resolver esse problema de hidrostática juntos! Para encontrar o volume de água deslocado pelo corpo quando ele está totalmente submerso, precisamos aplicar o princípio de Arquimedes. Esse princípio diz que o empuxo (força exercida pelo fluido sobre o corpo) é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

No caso hipotético, o corpo tem 90 kg e está flutuando em água doce com 90% do seu volume submerso. Isso significa que o empuxo exercido pela água é igual ao peso do corpo, ou seja, 90 kg × 10 m/s² (aceleração da gravidade) = 900 N.

Agora, podemos calcular o volume de água deslocado quando o corpo está totalmente submerso. Para isso, precisamos encontrar a densidade do corpo. Como o corpo está flutuando, sabemos que a densidade do corpo é igual à densidade da água doce, que é de 10³ kg/m³.

Então, podemos calcular a massa do corpo em kg: 90 kg. Agora, podemos calcular o volume do corpo em m³: volume = massa / densidade = 90 kg / 10³ kg/m³ = 0,09 m³.

Finalmente, para encontrar o volume de água deslocado em litros, precisamos converter o volume de m³ para L: 0,09 m³ × (1000 L / 1 m³) = 90 L. No entanto, como a questão pergunta pelo volume de água deslocado quando o corpo está totalmente submerso, precisamos encontrar 100% do volume do corpo, e não 90%. Portanto, o volume de água deslocado é de 100 L.

Então, a resposta certa é a alternativa C) 100 L.

Uma esfera pontual está submersa na água a uma profundidade h da superfície. Se a esfera for deslocada para uma profundidade h’ maior que h, o valor da pressão manométrica nela atuante

• A)aumentará de um valor proporcional a (h’ – h).
• B)aumentará de um valor proporcional a h’.
• C)diminuirá de um valor proporcional a (h’ – h).
• D)diminuirá de um valor proporcional a h’.
• E)não será alterada.

Essa é uma questão clássica de física que envolve a lei de Stevin. A pressão manométrica em uma profundidade h é igual a soma da pressão atmosférica e da pressão exercida pela coluna de água acima da esfera. Quanto maior a profundidade, maior a pressão exercida pela coluna de água.

Quando a esfera é deslocada para uma profundidade h’ maior que h, a coluna de água acima da esfera aumenta, o que causa um aumento na pressão exercida sobre a esfera. O valor desse aumento é proporcional à diferença entre as duas profundidades, ou seja, h’ – h. Portanto, a alternativa correta é A) aumentará de um valor proporcional a (h’ – h).

Para entender melhor, imagine uma piscina com uma profundidade de 2 metros. Se você mergulhar um objeto a 1 metro de profundidade, a pressão que ele sentirá será menor do que se você o mergulhar a 2 metros de profundidade. Isso ocorre porque a coluna de água acima do objeto é maior em 2 metros do que em 1 metro, exercendo uma pressão maior sobre o objeto.

Além disso, é importante notar que a pressão atmosférica é a mesma em todas as profundidades, pois a atmosfera é a mesma em toda a superfície da Terra. O que muda é a pressão exercida pela coluna de água, que depende da profundidade.

Essa é uma questão importante em física, pois envolve a compreensão da relação entre a pressão e a profundidade em um fluido. É fundamental para a compreensão de muitos fenômenos naturais, como a formação de ondas no mar ou a pressão exercida sobre os objetos submersos.

Em resumo, a alternativa correta é A) aumentará de um valor proporcional a (h’ – h), pois a pressão manométrica em uma esfera submersa aumenta com o aumento da profundidade, devido ao aumento da pressão exercida pela coluna de água.

Vamos calcular a massa do bloco utilizando a fórmula:

F = m × g

onde F é a força peso, m é a massa do bloco e g é a aceleração da gravidade.

Substituindo os valores dados, temos:

2,40 × 10³ N = m × 10,0 m/s²

Para encontrar a massa, dividimos ambos os lados pela aceleração da gravidade:

m = 2,40 × 10³ N / 10,0 m/s² = 240 kg

Agora, vamos calcular o volume do bloco. Como é um paralelepípedo, o volume é dado por:

V = comprimento × altura × largura

Converteremos as unidades de comprimento, altura e largura para metros:

comprimento = 0,500 m

altura = 20,0 cm = 0,200 m

largura = 300 mm = 0,300 m

Agora, podemos calcular o volume:

V = 0,500 m × 0,200 m × 0,300 m = 0,0300 m³

Finalmente, vamos calcular a densidade do metal utilizando a fórmula:

densidade = massa / volume

Substituindo os valores, temos:

densidade = 240 kg / 0,0300 m³ = 8,00 × 10³ kg/m³

Portanto, a resposta certa é:

• A) 8,00 × 10³

Essa sensação de leveza é muito interessante e pode ser explicada pela física. Quando um objeto é imerso em um fluido, como a água, ele experimenta uma força exercida pelo fluido em todas as direções. Essa força é conhecida como empuxo e é responsável por fazer com que o objeto se sinta mais leve.

Para entender melhor como o empuxo funciona, vamos analisar o que acontece quando um objeto é imerso em um fluido. Quando isso ocorre, o fluido se desloca para ocupar o espaço que o objeto ocupa. Isso faz com que o fluido exerça uma força sobre o objeto, que é igual ao peso do fluido deslocado. Essa força é o empuxo.

É importante notar que o empuxo não é igual ao peso do objeto imerso, como muitas pessoas pensam. O empuxo é uma força que atua sobre o objeto, enquanto o peso é uma força que atua sobre o objeto devido à gravidade. Em um fluido, como a água, o empuxo pode ser maior ou menor que o peso do objeto, dependendo do volume de fluido deslocado.

Portanto, a resposta correta é A) O empuxo é proporcional ao volume de água deslocado pelo corpo. Isso significa que, se o volume de água deslocado for maior, o empuxo também será maior, e vice-versa.

É importante lembrar que o empuxo não é uma força que atua apenas em objetos imersos em fluidos. Ele também pode ser observado em objetos que flutuam na superfície de um fluido, como um barco flutuando na água.

O empuxo é uma força muito útil em muitas situações, como no projeto de navios e submarinos, e é fundamental para entender como os objetos se comportam em fluidos. Além disso, o empuxo também é utilizado em muitas aplicações práticas, como na criação de dispositivos de flutuação para plataformas offshore.

Em resumo, o empuxo é uma força exercida pelo fluido sobre o objeto imerso, que é proporcional ao volume de fluido deslocado. É uma força fundamental para entender como os objetos se comportam em fluidos e tem muitas aplicações práticas.

Vamos calcular a pressão exercida pela água do mar em uma das faces do cubo. A pressão é dada pela fórmula:

P = ρgh + P₀

Onde ρ é a densidade da água do mar, g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²), h é a profundidade do cubo e P₀ é a pressão atmosférica.

Primeiramente, vamos calcular a pressão exercida pela água do mar:

P = ρgh = 1,00 x 10³ kg/m³ x 9,8 m/s² x 3,00 x 10² m = 2,94 x 10⁵ N/m²

Agora, vamos calcular a força exercida pela água do mar em uma das faces do cubo:

F = P x A = 2,94 x 10⁵ N/m² x (12,0 cm)² = 4,46 x 10⁴ N

Convertendo para kN, temos:

F ≈ 44,6 kN

Portanto, a resposta certa é a opção C) 44,6.

• A)31,0
• B)37,2
• C)44,6
• D)48,0
• E)57,6