Questões Sobre Hidrostática - Física - concurso

Um barco vazio flutua com 1/3 de seu volume submerso. Ao entrarem seis pessoas, cada uma delas com massa M = 70 kg, o barco fica no limiar de afundar.

Qual a massa do barco?

Para resolver esse problema, vamos considerar a lei de Arquimedes, que diz que o empuxo exercido pelo fluido sobre um objeto é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. No caso do barco vazio, o empuxo é igual ao peso do barco, pois o barco está em equilíbrio. Ou seja, o peso do barco é igual ao peso do volume de água deslocado pelo barco.

Quando as seis pessoas entram no barco, o peso total do sistema barco + pessoas aumenta. No entanto, o barco continua a flutuar, o que significa que o empuxo exercido pela água sobre o barco também aumenta. Isso ocorre porque o volume de água deslocado pelo barco também aumenta.

Vamos denominar a massa do barco como m. Antes de as pessoas entrarem, o peso do barco era igual ao peso do volume de água deslocado, que é 1/3 do volume do barco. Logo, o peso do barco é igual a 1/3 do peso do barco mais a massa da água deslocada.

Quando as pessoas entram, o peso total do sistema barco + pessoas é igual ao peso do barco mais o peso das seis pessoas. O empuxo exercido pela água sobre o barco é igual ao peso do volume de água deslocado, que agora é maior do que antes.

Vamos agora equacionar o problema. Antes de as pessoas entrarem:

m × g = (1/3) × m × g + ρ × V × g

Onde m é a massa do barco, g é a aceleração gravitacional, ρ é a densidade da água e V é o volume do barco.

Quando as pessoas entram:

(m + 6M) × g = ρ × V × g

Onde M é a massa de cada pessoa.

Substituindo a primeira equação na segunda, temos:

(m + 6M) × g = (1/3) × m × g + ρ × V × g + 6M × g

Substituindo os valores conhecidos:

(m + 6 × 70) × g = (1/3) × m × g + ρ × V × g + 6 × 70 × g

Logo, m = 210 kg.

A resposta certa é A) 210 kg.

• A) 210 kg
• B) 180 kg
• C) 140 kg
• D) 120 kg
• E) 70 kg

Um barco pesqueiro, cuja massa é 710 kg, navegando rio abaixo, chega ao mar, no local em que a densidade da água do mar é 5,0% maior do que a densidade da água do rio. O que ocorre com a parte submersa do barco quando este passa do rio para o mar?

• A) Aumenta, pois o barco desloca um maior volume de água.
• B) Diminui, pois o empuxo diminui.
• C) Diminui, pois o barco desloca um menor volume de água.
• D) Aumenta, pois o empuxo aumenta.
• E) Não se altera, pois o empuxo é o mesmo.

Vamos analisar essa situação com calma. Quando o barco está no rio, ele desloca um determinado volume de água, e como resultado, experimenta um empuxo que o mantém flutuando. Agora, quando ele chega ao mar, a densidade da água é maior, o que significa que o barco precisará deslocar um menor volume de água para flutuar no mesmo nível.

Isso ocorre porque a densidade maior da água do mar significa que uma mesma massa de água ocupa um volume menor do que no rio. Portanto, o barco precisará deslocar menos água para flutuar, o que significa que a parte submersa do barco diminui.

Então, a resposta certa é a opção C) Diminui, pois o barco desloca um menor volume de água. É importante lembrar que o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado, e como o barco desloca menos água no mar, o empuxo também diminui.

Além disso, é fundamental entender que a massa do barco não muda, mas a densidade da água em que ele está imerso sim. E é justamente essa mudança de densidade que causa a mudança na parte submersa do barco.

Portanto, é importante lembrar que, quando um objeto é imerso em um fluido, a parte submersa dele depende da densidade do fluido e não da sua massa. E essa é a razão pela qual a parte submersa do barco diminui quando ele passa do rio para o mar.

Em 15 de abril de 1875, na França, o balão Zenith voou a uma altitude de 8.600 m. Dois dos seus tripulantes morreram em decorrência das mudanças funcionais promovidas pela altitude. Sobre esses tipos de mudanças numa pessoa saudável e normal, é CORRETO afirmar:

• A)os efeitos apenas serão sentidos em altitudes superiores a 8000 m, quando a frequência respiratória aumenta drasticamente.
• B)o que ocasionou a morte dos dois tripulantes foi um efeito conhecido como hipoxia, ou seja, o alto fornecimento de oxigênio.
• C)os efeitos se devem essencialmente à diminuição da pressão atmosférica, o que é consequência da diminuição da densidade do ar.
• D)já em baixas altitudes, próximas de 1.000 m, surgem uma série de distúrbios, como dificuldade de respirar, taquicardia, náusea, vômito e insônia.

O gabarito correto é C). Isso porque, quando uma pessoa sobe a uma altitude mais elevada, a pressão atmosférica diminui, o que afeta a capacidade do corpo de absorver oxigênio. Isso pode levar a uma série de sintomas, como dores de cabeça, fadiga, perda de apetite, entre outros.

É importante notar que o corpo humano é adaptado para viver em altitudes relativamente baixas, até cerca de 2.400 metros. Acima disso, o ar torna-se maisRarefeito e a pressão atmosférica diminui. Isso pode levar a uma série de problemas de saúde, como a doença de altitude aguda, que pode ser fatal se não tratada.

A doença de altitude aguda é causada pela falta de oxigênio no sangue, o que pode levar a sintomas como dores de cabeça, fadiga, perda de apetite, entre outros. Se não tratada, a doença pode evoluir para uma forma mais grave, chamada edema cerebral de altitude, que pode ser fatal.

Além disso, a altitude também pode afetar a capacidade do corpo de realizar atividades físicas. Em altitudes mais elevadas, o corpo precisa trabalhar mais para obter oxigênio, o que pode levar a uma perda de desempenho em atividades físicas. Isso é especialmente importante para pessoas que praticam esportes de alto desempenho, como corrida ou ciclismo, que precisam ter cuidado ao treinar em altitudes mais elevadas.

Em resumo, a altitude pode ter um impacto significativo na saúde e no desempenho físico. É importante estar ciente dos riscos e tomar medidas para se adaptar às altitudes mais elevadas. Isso pode incluir a realização de exercícios de aclimatação, a ingestão de suplementos de oxigênio e a consulta com um médico antes de viajar para altitudes mais elevadas.

O princípio correto que explica a lesão pulmonar do motorista é o Princípio de Pascal. Esse princípio estabelece que a pressão exercida sobre um fluido é transmitida igualmente a todos os pontos do fluido e às paredes do recipiente que o contém. No caso da lesão pulmonar, a pressão externa exercida sobre o tórax do motorista foi transmitida ao ar contido nos alvéolos pulmonares, causando a ruptura das paredes dos alvéolos.

A ruptura dos alvéolos pulmonares ocorreu devido à compressão súbita do tórax, que aumentou a pressão sobre o ar contido nos alvéolos. Essa pressão foi transmitida igualmente a todos os pontos do fluido, inclusive às paredes dos alvéolos, causando a ruptura. É importante notar que a lesão pulmonar não foi causada pela reação instintiva de espanto do motorista, mas sim pela compressão súbita do tórax.

O Princípio de Pascal é fundamental para entender como a pressão é transmitida em sistemas fechados, como o caso dos alvéolos pulmonares. Ele é amplamente utilizado em várias áreas, como engenharia, física e medicina, para explicar fenômenos que envolvem a transmissão de pressão em fluidos.

Já o Princípio de Arquimedes, mencionado nas opções C e D, é relacionado à flutuação e ao empuxo em fluidos, e não se aplica ao caso da lesão pulmonar. Ele estabelece que a força exercida sobre um objeto em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.

Em resumo, a lesão pulmonar do motorista foi causada pela compressão súbita do tórax, que aumentou a pressão sobre o ar contido nos alvéolos pulmonares e causou a ruptura das paredes dos alvéolos. O Princípio de Pascal é o princípio correto que explica esse fenômeno.

O conceito de éter surgui na Grécia antiga, significando uma espécie de fluido sutil e rarefeito que preenchia o espaço e envolvia a Terra. Esse conceito evoluiu para representar um referencial privilegiado, a partir do qual se poderia descrever toda a Física, inclusive seria o meio material no qual se propagariam as ondas eletromagnéticas (a luz). No entanto, as experiências de Michaelson-Morley, realizadas em 1887, mostraram a inconsistência desse conceito, uma vez que seus resultados implicavam que ou a Terra estava sempre estacionária em relação ao éter ou a noção de que o éter representava um sistema de referência absoluto era errônea, devendo, portanto, ser rejeitada.

As inconsistências do conceito de éter levaram Einstein a elaborar a teoria de que a velocidade da luz

• A)é constante para qualquer observador e dependente de qualquer movimento da fonte ou do observador.
• B)é constante para qualquer observador e independente de qualquer movimento da fonte ou do observador.
• C)é constante e dependente do observador, porém independente de qualquer movimento relativo da fonte.
• D)é constante e independente do observador, porém dependente de qualquer movimento relativo da fonte.

O gabarito correto é B). Essa teoria revolucionária, conhecida como teoria da relatividade especial, foi publicada em 1905 e mudou completamente a forma como os físicos entendiam o espaço e o tempo. Segundo Einstein, a velocidade da luz é sempre constante, independentemente do movimento da fonte ou do observador. Isso significava que o tempo e o espaço não eram absolutos, mas sim relativos ao observador.

Essa ideia foi inicialmente recebida com ceticismo pela comunidade científica, mas logo se tornou uma das principais ferramentas para entender fenômenos como a dilatação do tempo e a contração dos objetos em movimento. Além disso, a teoria da relatividade especial também predisse a existência de fenômenos como a radiação cósmica de fundo e a existência de buracos negros.

A rejeição do conceito de éter também levou a uma mudança na forma como os físicos entendiam a propagação das ondas eletromagnéticas. Antes, se pensava que as ondas eletromagnéticas precisavam de um meio material para se propagar, como o éter. No entanto, com a teoria da relatividade especial, Einstein mostrou que as ondas eletromagnéticas podiam se propagar no vácuo, sem a necessidade de um meio material.

A teoria da relatividade especial também teve implicações importantes na forma como os físicos entendiam a natureza da realidade. Segundo Einstein, a realidade não é uma coisa fixa e absoluta, mas sim uma construção relativa que depende do observador. Isso levou a uma mudança na forma como os físicos entendiam a relação entre o observador e o observado.

Em resumo, a rejeição do conceito de éter levou a uma revolução na forma como os físicos entendiam a Física. A teoria da relatividade especial, desenvolvida por Einstein, mostrou que a velocidade da luz é constante e independente do movimento da fonte ou do observador, e que o tempo e o espaço são relativos ao observador. Além disso, a teoria da relatividade especial também teve implicações importantes na forma como os físicos entendiam a propagação das ondas eletromagnéticas e a natureza da realidade.

Por conhecer o funcionamento de bombas, um técnico de operações sabe que as bombas centrífugas

• A)são de alto custo de manutenção e de difícil operação.
• B)são capazes de impelir gases a baixa pressão.
• C)não podem trabalhar com entradas de ar na sucção.
• D)podem deslocar fluidos altamente viscosos.
• E)podem ter o seu pistão de bombeamento estrangulado durante a operação.

Portanto, é fundamental que os técnicos de operações tenham conhecimento sobre as características e limitações das bombas centrífugas. Isso porque elas são amplamente utilizadas em various indústrias, como a química, a petroquímica e a farmacêutica, para o transporte de líquidos e gases.

Além disso, é importante ressaltar que as bombas centrífugas são mais eficientes quando trabalham com líquidos de baixa viscosidade e são capazes de impelir grandes volumes de fluidos a pressões relativamente baixas. No entanto, elas não são adequadas para trabalhar com líquidos muito viscosos ou com entradas de ar na sucção, pois isso pode causar danos à bomba e reduzir sua eficiência.

Em resumo, o conhecimento sobre as características e limitações das bombas centrífugas é fundamental para que os técnicos de operações possam escolher a bomba mais adequada para cada aplicação e garantir o funcionamento seguro e eficiente do sistema.

Além disso, é importante que os técnicos de operações tenham habilidades práticas para instalar, operar e manter as bombas centrífugas de forma segura e eficiente. Isso inclui conhecimento sobre a configuração adequada da bomba, a escolha dos materiais de construção mais adequados e a realização de manutenções regulares para garantir o bom funcionamento da bomba.

Em síntese, o conhecimento sobre as bombas centrífugas é fundamental para que os técnicos de operações possam trabalhar de forma segura e eficiente, garantindo o bom funcionamento do sistema e evitando problemas e acidentes.

Vamos resolver esse problema de física! Primeiramente, precisamos calcular a força de empuxo exercida pela água sobre a balsa. Para isso, utilizamos a fórmula:

F_empuxo = ρ × V × g

Onde ρ é a densidade da água, V é o volume da balsa submersa e g é a aceleração da gravidade.

Como a balsa flutua, a força de empuxo é igual ao peso da balsa. Além disso, como a balsa tem formato de paralelepípedo, o volume da balsa submersa é igual à área da base vezes a altura submersa:

V = A × h

Substituindo os valores dados, temos:

F_empuxo = 1 × 10³ kg/m³ × (10 m² × 0,075 m) × 9,8 m/s² = 735 N

Como a balsa flutua, o peso da balsa é igual à força de empuxo:

P_balsa = F_empuxo = 735 N

Agora, quando o homem sobe na balsa, a altura submersa aumenta para 8,2 cm. Isso significa que o volume da balsa submersa aumentou. Vamos calcular o novo volume:

V_novo = A × h_novo = 10 m² × 0,082 m = 0,82 m³

O peso total da balsa e do homem é igual à força de empuxo total:

P_total = F_{empuxo_total} = ρ × V_novo × g = 1 × 10³ kg/m³ × 0,82 m³ × 9,8 m/s² = 803,6 N

Como o peso da balsa é de 735 N, o peso do homem é:

P_homem = P_total - P_balsa = 803,6 N - 735 N = 68,6 N

Para encontrar a massa do homem, dividimos o peso pelo valor da aceleração da gravidade:

m_homem = P_homem / g = 68,6 N / 9,8 m/s² = 70 kg

Portanto, a resposta certa é a opção B) 70 kg.

Vamos calcular o valor aproximado da massa da atmosfera terrestre utilizando os conceitos básicos de hidrostática.

Primeiramente, precisamos calcular a pressão exercida pela atmosfera sobre a superfície da Terra. Para isso, podemos utilizar a fórmula:

P = ρgh

Onde ρ é a densidade do ar, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da atmosfera.

Como não sabemos a altura da atmosfera, vamos utilizar a pressão atmosférica P₀ como uma estimativa da pressão exercida pela atmosfera sobre a superfície da Terra.

Além disso, vamos considerar que a densidade do ar é constante e igual a 1,2 kg/m³ (valor aproximado).

Então, podemos reescrever a fórmula anterior como:

P₀ = ρgR_T

Onde R_T é o raio da Terra.

Agora, podemos calcular o valor da densidade do ar:

ρ = P₀ / (gR_T)

Substituindo os valores dados, temos:

ρ = 10⁵ Pa / (10 m/s² × 6,37 × 10⁶ m)

ρ ≈ 1,24 kg/m³

Agora, vamos calcular o volume da atmosfera terrestre. Para isso, vamos considerar que a atmosfera é uma camada esférica com raio igual ao raio da Terra.

O volume da atmosfera será então:

V = (4/3) × π × R_T³

V ≈ (4/3) × 3,14 × (6,37 × 10⁶ m)³

V ≈ 8,42 × 10¹⁷ m³

Agora, podemos calcular a massa da atmosfera terrestre:

m = ρV

m ≈ 1,24 kg/m³ × 8,42 × 10¹⁷ m³

m ≈ 5 × 10¹⁸ kg

Portanto, o valor aproximado corretamente calculado, em kg, é A) 5 × 10¹⁸.

Ao se considerar o escoamento em regime turbulento de uma corrente gasosa através dos tubos de um trocador de calor, reconhece-se que

• A)um aumento do comprimento dos tubos implica um aumento do coeficiente de convecção.
• B)o aumento da velocidade de escoamento de um gás leva ao aumento do coeficiente de convecção.
• C)o valor correspondente do coeficiente de convecção será tanto maior quanto maior for a viscosidade da corrente.
• D)o valor do coeficiente de convecção permanece sempre constante durante a operação do equipamento, independente das flutuações operacionais.
• E)o valor do coeficiente de convecção deve ser determinado através de tabelas, de forma semelhante à determinação da condutividade térmica.

Com relação às opções apresentadas, é importante lembrar que o coeficiente de convecção é diretamente influenciado pela velocidade de escoamento da corrente gasosa. Quando a velocidade de escoamento aumenta, o coeficiente de convecção também aumenta, pois a transferência de calor se torna mais eficiente.

Já o comprimento dos tubos não tem um efeito direto no coeficiente de convecção. Embora um aumento no comprimento dos tubos possa levar a uma maior resistência ao fluxo de calor, isso não significa que o coeficiente de convecção aumente necessariamente.

No que diz respeito à viscosidade da corrente, é importante notar que uma viscosidade maior pode levar a uma menor taxa de transferência de calor. Isso ocorre porque a viscosidade maior dificulta o movimento da corrente gasosa, reduzindo a eficiência da transferência de calor.

Além disso, o coeficiente de convecção não é constante e pode variar dependendo das condições operacionais do equipamento. As flutuações operacionais, como mudanças na temperatura ou na pressão, podem afetar o coeficiente de convecção.

Por fim, embora as tabelas possam ser úteis para determinar o coeficiente de convecção, elas não são a única forma de determiná-lo. Existem fórmulas e equações que podem ser utilizadas para calcular o coeficiente de convecção com base em parâmetros como a velocidade de escoamento, a temperatura e a pressão.

Totalmente coerente com essas considerações, a opção B) é a resposta certa, pois o aumento da velocidade de escoamento de um gás leva ao aumento do coeficiente de convecção.

Caso uma bomba em operação sofra cavitação, uma das medidas que deve ser adotada para corrigir o problema é

• A)aumentar o nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba.
• B)aumentar a velocidade de rotação da bomba.
• C)deslocar a bomba para um ponto mais distante do reservatório de alimentação.
• D)instalar uma camada de isolamento térmico na linha de descarga da bomba.
• E)reduzir o diâmetro da tubulação.

Isso ocorre porque, quando a bomba sofre cavitação, forma-se uma bolha de vapor dentro da própria bomba ou nas tubulações adjacentes. Essa bolha de vapor pode causar danos à bomba e ao sistema de bombeamento como um todo. Portanto, aumentar o nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba ajuda a aumentar a pressão no sistema e a reduzir a formação de bolhas de vapor.

Além disso, é importante lembrar que a cavitação é um problema comum em sistemas de bombeamento, especialmente quando a bomba está trabalhando com líquidos que possuem uma pressão de vapor relativamente alta. Nesses casos, é fundamental adotar medidas preventivas para evitar a formação de bolhas de vapor e garantir o funcionamento seguro e eficiente do sistema.

Em resumo, ao aumentar o nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba, você estará reduzindo a probabilidade de formação de bolhas de vapor e, consequentemente, evitando danos ao sistema de bombeamento. Essa medida simples pode salvar você de muitos problemas e garantir o funcionamento adequado da bomba.