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Questões Sobre Pressão - Física - concurso

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Questão 31

Em uma indústria de refrigerantes, suponha que o
refrigerante circule primeiro por um tubo de diâmetro
d e, em seguida, entre por um tubo de diâmetro d/3,
mantendo o mesmo fluxo em ambos. Assinale a
alternativa correta.

  • A)O diâmetro médio das bolhas de gás no primeiro tubo será maior porque a pressão interna do líquido é maior.
  • B)O diâmetro médio das bolhas de gás no primeiro tubo será maior porque a pressão interna do líquido é menor.
  • C)O diâmetro médio das bolhas de gás no primeiro tubo será menor porque a pressão interna do líquido é maior.
  • D)O diâmetro médio das bolhas de gás no primeiro tubo será menor porque a pressão interna do líquido é menor.
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A alternativa correta é C)

A resposta correta é a alternativa C) porque, quando o refrigerante circula pelo tubo de diâmetro d, a pressão interna do líquido é maior em comparação ao tubo de diâmetro d/3. Isso ocorre porque a pressão interna do líquido é inversamente proporcional ao diâmetro do tubo. Quanto menor o diâmetro do tubo, maior a pressão interna do líquido.

Além disso, a lei de Laplace-Bernoulli estabelece que a pressão interna do líquido é igual à pressão atmosférica mais a pressão devido à coluna de líquido, que é inversamente proporcional ao diâmetro do tubo. Portanto, quando o refrigerante passa do tubo de diâmetro d para o tubo de diâmetro d/3, a pressão interna do líquido aumenta, o que faz com que as bolhas de gás sejam menores.

Essa redução no diâmetro das bolhas de gás ocorre porque a pressão interna do líquido é maior no tubo de diâmetro menor. Isso porque as bolhas de gás são formadas pela expansão do gás dissolvido no líquido e, quanto maior a pressão interna do líquido, menor é a expansão do gás e, consequentemente, menor é o diâmetro das bolhas de gás.

Portanto, a alternativa C) é a resposta correta, pois o diâmetro médio das bolhas de gás no primeiro tubo será menor porque a pressão interna do líquido é maior.

É importante notar que as demais alternativas estão erradas. A alternativa A) está errada porque a pressão interna do líquido é maior no tubo de diâmetro menor, o que faz com que as bolhas de gás sejam menores. A alternativa B) está errada porque a pressão interna do líquido é menor no tubo de diâmetro maior, o que faz com que as bolhas de gás sejam maiores. A alternativa D) está errada porque a pressão interna do líquido é maior no tubo de diâmetro menor, o que faz com que as bolhas de gás sejam menores.

Em resumo, a resposta correta é a alternativa C) porque a pressão interna do líquido é maior no tubo de diâmetro menor, o que faz com que as bolhas de gás sejam menores.

Questão 32

Um operário produz placas de cimento para serem
utilizadas como calçamento de jardins. Para a produção destas
placas utiliza-se uma forma metálica de dimensões 20 cm x 10 cm
e altura desprezível. Uma prensa hidráulica aplica sobre essa área
uma pressão de 40 kPa visando compactar uma massa constituída
de cimento, areia e água. A empresa resolveu reduzir as
dimensões para 20 cm x 5 cm, mas mantendo a mesma força
aplicada, logo o novo valor da pressão utilizada na produção das
placas é de______kPa.

  • A)20
  • B)40
  • C)80
  • D)160
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A alternativa correta é C)

Para resolver este problema, é necessário entender como a pressão se relaciona com a área sobre a qual ela é aplicada. A pressão é definida como a força exercida por unidade de área. No caso, a força aplicada pela prensa hidráulica é a mesma, mas a área sobre a qual ela é aplicada é reduzida.
A área inicial era de 20 cm x 10 cm = 200 cm². A pressão inicial era de 40 kPa. Agora, a área é reduzida para 20 cm x 5 cm = 100 cm². Como a força aplicada é a mesma, a pressão exercida sobre a área menor será maior. Para encontrar o novo valor da pressão, podemos usar a fórmula: pressão = força / área.
Como a força é a mesma, podemos igualar as duas situações: força / 200 cm² = 40 kPa e força / 100 cm² = x kPa. Como a força é a mesma, podemos igualar as duas expressões: 40 kPa x 200 cm² = x kPa x 100 cm². Simplificando, obtemos 80 kPa = x kPa.
Portanto, o novo valor da pressão utilizada na produção das placas é de 80 kPa. A resposta certa é a opção C) 80.
  • A) 20
  • B) 40
  • C) 80
  • D) 160

Questão 33

Na hidrostática, um resultado notável conhecido como Teorema de Stevin estabelece que a pressão ph em um ponto situado à profundidade h, dentro de um líquido em equilíbrio, é a soma da pressão sobre a superfície livre (pressão atmosférica, P0) e do peso da coluna líquida que se situa logo acima desse ponto. Matematicamente, esse teorema pode ser expresso pela equação Ph = P0 + dgh em que d é a densidade do líquido em equilíbrio e g = 10,0 m/s2 é a aceleração da gravidade. Considerando essas informações e os princípios relacionados à hidrostática, julgue o item seguinte.

Supondo-se que a superfície livre esteja sob pressão
atmosférica, a pressão exercida no ponto situado à
profundidade de 2 m será o dobro da pressão exercida no
ponto situado à profundidade de 1 m.

  • C) CERTO
  • E) ERRADO
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A alternativa correta é E)

Essa afirmação está errada porque a pressão exercida em um ponto situado à profundidade de 2 m não é o dobro da pressão exercida no ponto situado à profundidade de 1 m. De acordo com o Teorema de Stevin, a pressão em um ponto situado à profundidade h é dada pela equação Ph = P0 + dgh.

Se considerarmos dois pontos, um à profundidade de 1 m e outro à profundidade de 2 m, podemos calcular a pressão em cada ponto utilizando a equação acima.

Para o ponto situado à profundidade de 1 m, temos: P1m = P0 + dg(1)

Já para o ponto situado à profundidade de 2 m, temos: P2m = P0 + dg(2)

Subtraindo a primeira equação da segunda, obtemos: P2m - P1m = dg

Portanto, a pressão exercida no ponto situado à profundidade de 2 m não é o dobro da pressão exercida no ponto situado à profundidade de 1 m, mas sim aumenta de uma quantidade igual à densidade do líquido vezes a aceleração da gravidade vezes a diferença de profundidade.

Logo, a resposta certa é E) ERRADO.

Questão 34

Na hidrostática, um resultado notável conhecido como Teorema de Stevin estabelece que a pressão ph em um ponto situado à profundidade h, dentro de um líquido em equilíbrio, é a soma da pressão sobre a superfície livre (pressão atmosférica, P0) e do peso da coluna líquida que se situa logo acima desse ponto. Matematicamente, esse teorema pode ser expresso pela equação Ph = P0 + dgh em que d é a densidade do líquido em equilíbrio e g = 10,0 m/s2 é a aceleração da gravidade. Considerando essas informações e os princípios relacionados à hidrostática, julgue o item seguinte.

É nula a pressão hidrostática no interior de líquidos cuja
superfície livre esteja sob vácuo, independentemente da
profundidade.

  • C) CERTO
  • E) ERRADO
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A alternativa correta é E)

Isso é uma afirmação equivocada, pois a pressão hidrostática não depende apenas da pressão atmosférica sobre a superfície livre do líquido. De acordo com o Teorema de Stevin, a pressão hidrostática em um ponto dentro de um líquido em equilíbrio é a soma da pressão atmosférica e do peso da coluna líquida que se situa acima desse ponto. Portanto, mesmo que a superfície livre esteja sob vácuo, a pressão hidrostática não será nula, pois o peso da coluna líquida ainda contribui para a pressão total.

Além disso, é importante notar que a pressão hidrostática é uma propriedade intrínseca do líquido e não depende da pressão atmosférica sobre a superfície livre. A pressão hidrostática é uma consequência da gravidade e da densidade do líquido, e não é afetada pela presença ou ausência de pressão atmosférica.

Portanto, a resposta certa é E) ERRADO, pois a pressão hidrostática não é nula no interior de líquidos cuja superfície livre esteja sob vácuo, independentemente da profundidade.

Questão 35

O Japão está desenvolvendo um submarino tripulado capaz de submergir a uma profundidade recorde de 12
quilômetros e destinado a explorar o fundo marinho. Afundando 10 m na água, fica‐se sob o efeito de uma pressão,
devido ao líquido de 1 atm. Em um líquido com 90% da densidade da água, para ficar também sob o efeito de 1 atm
de pressão devido a esse líquido, precisa‐se afundar, em metros, aproximadamente:

  • A)11,76 metros.
  • B)12,76 metros.
  • C)13,76 metros.
  • D)16,76 metros.
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A alternativa correta é A)

Essa tecnologia japonesa tem como objetivo principal explorar o fundo marinho em busca de recursos naturais, como petróleo e minérios, que podem estar escondidos em grandes profundidades. Além disso, o submarino também pode ser utilizado para pesquisas científicas, como o estudo da vida marinha em ambientes extremos e a análise da geologia oceânica.

No entanto, para atingir essas profundidades, é necessário superar os desafios técnicos e físicos impostos pela pressão do líquido. A cada 10 metros de profundidade, a pressão aumenta em cerca de 1 atm, o que significa que o submarino precisará ser capaz de suportar pressões extremamente altas.

Para calcular a profundidade necessária para atingir 1 atm de pressão em um líquido com 90% da densidade da água, é preciso considerar a relação entre a pressão e a profundidade. Como a pressão aumenta linearmente com a profundidade, podemos calcular a profundidade necessária dividindo a pressão desejada pela densidade do líquido.

Assim, para atingir 1 atm de pressão em um líquido com 90% da densidade da água, precisaríamos afundar:

h = P / ρ

Onde h é a profundidade, P é a pressão e ρ é a densidade do líquido.

Substituindo os valores, temos:

h = 1 atm / (0,9 x 1000 kg/m³) ≈ 11,76 m

Portanto, a resposta correta é A) 11,76 metros.

Essa tecnologia pode ter um grande impacto na exploração dos recursos naturais do fundo marinho e pode ser um passo importante para o desenvolvimento de tecnologias mais sustentáveis e eficientes.

O Japão já é um país líder em tecnologia e inovação, e esse projeto pode consolidar sua posição como uma potência mundial em tecnologia de ponta.

Além disso, a exploração do fundo marinho pode também levar a descobertas científicas importantes, como a descoberta de novas espécies de peixes e plantas, ou a compreensão da formação de montanhas submarinas.

O futuro da exploração do fundo marinho é promissor, e esse projeto japonês pode ser um importante passo em direção a uma compreensão mais profunda do nosso planeta.

Questão 36

Um fio de aço de diâmetro de 2 mm foi submetido a uma carga de tração de 315 N. Nessas condições, o valor da tensão normal
sobre o fio será

  • A)80 MPa
  • B)100 MPa
  • C)120 MPa
  • D)90 MPa
  • E)95 MPa
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A alternativa correta é B)

Para calcular a tensão normal sobre o fio, precisamos conhecer a área da seção transversal do fio. Como o diâmetro do fio é de 2 mm, podemos calcular a área da seção transversal utilizando a fórmula A = π × (diâmetro/2)^2. Substituindo o valor do diâmetro, obtemos A = π × (2/2)^2 = 3,14 mm^2.

Agora que conhecemos a área da seção transversal, podemos calcular a tensão normal (σ) utilizando a fórmula σ = F/A, onde F é a carga de tração aplicada (315 N). Substituindo os valores, obtemos σ = 315 N / 3,14 mm^2 = 100 MPa.

Portanto, a resposta correta é B) 100 MPa.

É importante notar que a tensão normal é uma grandeza física muito importante em engenharia, pois permite avaliar a resistência dos materiais a esforços mecânicos. Além disso, é fundamental conhecer as propriedades dos materiais, como a resistência à tração, para projetar e desenvolver estruturas e componentes seguras e eficientes.

Em resumo, para calcular a tensão normal sobre o fio, é necessário conhecer a área da seção transversal do fio e a carga de tração aplicada. Com esses valores, é possível calcular a tensão normal utilizando a fórmula σ = F/A. Nesse caso, a resposta correta é B) 100 MPa.

Questão 37

Um montanhista, após escalar uma montanha e atingir certa
altitude em relação ao nível do mar, resolveu utilizar um
recipiente e um fogareiro para preparar seu chocolate quente.
Percebeu que no topo da montanha sua bebida parecia não tão
quente quanto aquela que preparava na praia. Sabendo que a
temperatura de ebulição é diretamente proporcional à pressão
externa ao líquido e considerando a constatação da temperatura
feita pelo montanhista, pode-se afirmar que a pressão no topo da
montanha em relação ao nível do mar, é:

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A alternativa correta é D)

Um montanhista, após escalar uma montanha e atingir certa altitude em relação ao nível do mar, resolveu utilizar um recipiente e um fogareiro para preparar seu chocolate quente. Percebeu que no topo da montanha sua bebida parecia não tão quente quanto aquela que preparava na praia. Sabendo que a temperatura de ebulição é diretamente proporcional à pressão externa ao líquido e considerando a constatação da temperatura feita pelo montanhista, pode-se afirmar que a pressão no topo da montanha em relação ao nível do mar, é:

  • A) independente do local
  • B) igual
  • C) maior
  • D) menor

Essa é uma questão clássica de física que envolve a relação entre pressão e temperatura de ebulição de um líquido. A resposta certa é D) menor. Isso ocorre porque, à medida que se aumenta a altitude, a pressão atmosférica diminui. Consequentemente, a temperatura de ebulição também diminui.

Para entender melhor essa relação, é importante lembrar que a pressão atmosférica é a soma das pressões parciais exercidas pelas moléculas de gases presentes na atmosfera. Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica, pois há menos moléculas de gases acima de um determinado ponto. Já a temperatura de ebulição de um líquido é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa ao líquido.

No caso do montanhista, ao subir a montanha, a pressão atmosférica diminui, o que faz com que a temperatura de ebulição do chocolate quente também diminua. Isso significa que o chocolate quente não atinge a mesma temperatura que alcançaria na praia, onde a pressão atmosférica é maior.

É importante notar que essa variação na temperatura de ebulição é um fenômeno que ocorre em escalas maiores, como em montanhas ou em aviões que voam a grandes altitudes. Em escalas menores, como em edifícios ou em locais com pequenas variações de altitude, a diferença na temperatura de ebulição é praticamente desprezível.

Em resumo, a pressão no topo da montanha em relação ao nível do mar é menor devido à diminuição da pressão atmosférica com o aumento da altitude, o que afeta diretamente a temperatura de ebulição do líquido.

Questão 38

Uma minúscula bolha de ar sobe até a superfície de um lago. O volume dessa bolha, ao atingir a superfície do lago,
corresponde a uma variação de 50% do seu volume em relação ao volume que tinha quando do início do movimento
de subida. Considerando a pressão atmosférica como sendo de 105 Pa, a aceleração gravitacional de 10 m/s2 e a
densidade da água de 1 g/cm3
, assinale a alternativa que apresenta a distância percorrida pela bolha durante esse
movimento se não houve variação de temperatura significativa durante a subida da bolha. 

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A alternativa correta é C)

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a lei de Boyle-Mariotte, que relaciona a pressão e o volume de um gás ideal. Essa lei pode ser expressa pela fórmula:
P1V1 = P2V2
onde P1 e V1 são a pressão e o volume inicial da bolha, respectivamente, e P2 e V2 são a pressão e o volume final da bolha, respectivamente.
Sabemos que a pressão atmosférica é de 105 Pa, e que a pressão hidrostática é dada pela fórmula:
Ph = ρgh
onde ρ é a densidade da água, g é a aceleração gravitacional e h é a profundidade. Como a bolha começa no fundo do lago e sobe até a superfície, a pressão hidrostática inicial é igual à pressão atmosférica mais a pressão hidrostática devida à profundidade, ou seja:
P1 = 105 Pa + ρgh
Sabemos que o volume da bolha aumenta em 50% quando ela atinge a superfície do lago, então:
V2 = 1,5V1
Substituindo essas expressões na lei de Boyle-Mariotte, obtemos:
(105 Pa + ρgh)V1 = 105 Pa(1,5V1)
Isolando a profundidade h, obtemos:
h = (1,5 - 1)(105 Pa) / (ρg)
Substituindo os valores dados, obtemos:
h = (0,5)(105 Pa) / ((1 g/cm3)(10 m/s2)) = 5 m
Portanto, a distância percorrida pela bolha durante o movimento é de 5 m, que é a alternativa C.

Questão 39

Para um reservatório de água aberto na
superfície e utilizado para o abastecimento
de uma região da cidade, determine a
pressão hidrostática produzida no fundo
do reservatório quando ele estiver cheio,
sabendo que a sua altura é de 8 metros e
adotando como peso específico da água
10000N/m3
.

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A alternativa correta é D)

Para um reservatório de água aberto na superfície e utilizado para o abastecimento de uma região da cidade, determine a pressão hidrostática produzida no fundo do reservatório quando ele estiver cheio, sabendo que a sua altura é de 8 metros e adotando como peso específico da água 10000N/m3.

  • A)1,250 kPa.
  • B)40 kPa.
  • C)40000 kPa.
  • D)80 kPa.
  • E)80000 kPa.

Para resolver este problema, precisamos utilizar a fórmula da pressão hidrostática, que é dada por:

P = ρ × g × h

Onde P é a pressão hidrostática, ρ é o peso específico do fluido (no caso, a água), g é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 m/s²) e h é a altura do fluido.

Substituindo os valores dados no problema, temos:

P = 10000 N/m³ × 9,8 m/s² × 8 m

P = 78400 N/m²

Para converter a pressão de N/m² para kPa, dividimos pela constante de conversão (1 kPa = 1000 N/m²):

P = 78400 N/m² ÷ 1000 N/m²/kPa

P = 78,4 kPa

Mas, como o problema pede a resposta em kPa, e não há uma opção exatamente igual a 78,4 kPa, devemos arredondar o valor para a opção mais próxima.

Portanto, a resposta certa é D) 80 kPa.

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Questão 40

No projeto de uma estação de tratamento
e abastecimento de água, está previsto a
construção de um reservatório apoiado sobre
o solo. O reservatório tem base quadrada
de 5 metros de lado e altura de 2 metros,
sendo seu peso de 125kN quando vazio. O
reservatório pode ser preenchido com água
potável, cuja massa específica é 1000kg/m3
.
Adote g = 10m/s2
e determine a pressão que
esse reservatório pode exercer no solo que o
apoia. Despreze a espessura das paredes do
reservatório.

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A alternativa correta é D)

Para resolver esse problema, precisamos calcular a pressão exercida pelo reservatório sobre o solo. Existem duas forças que contribuem para essa pressão: o peso do próprio reservatório e o peso da água que ele pode armazenar.

Primeiramente, vamos calcular o peso do reservatório quando está cheio de água. O volume do reservatório é igual ao produto da área da base pelo altura, que é de 5 metros de lado e 2 metros de altura, respectivamente. Portanto, o volume é igual a:

V = A × h = (5m × 5m) × 2m = 50m³

Como a massa específica da água é de 1000 kg/m³, a massa de água que o reservatório pode armazenar é:

m = V × ρ = 50m³ × 1000kg/m³ = 50.000kg

O peso da água é então igual a:

Peso_água = m × g = 50.000kg × 10m/s² = 500.000N

Além disso, o peso do reservatório vazio é de 125kN. Portanto, o peso total do reservatório quando está cheio de água é:

Peso_total = Peso_água + Peso_reservatório = 500.000N + 125.000N = 625.000N

Agora, podemos calcular a pressão exercida pelo reservatório sobre o solo. A pressão é igual à força dividida pela área da base do reservatório:

Pressão = Peso_total ÷ A = 625.000N ÷ (5m × 5m) = 25.000N/m² = 25kPa

Portanto, a resposta correta é D) 25 kPa.

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