hidrostÁtica -...

Aprofundamento de Estudos - ENEM Hidrostática

Escola Estadual João XXIII Profª Marilene Carvalho 1

HIDROSTÁTICA

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APROFUNDAMENTO DE ESTUDOS - ENEM

FÍSICA

PROFESSORA: MARILENE MARIA DE CARVALHO

Densidade

1 g/mL = 1 g/cm³ = 1.103 kg/m³1 L = 1 dm³

DensidadeEx.1) Um recipiente cúbico tem 10cm de aresta. Assinale aINCORRETA.

(A) O volume do recipiente é de 1L.(B) A máxima quantidade de gasolina que o recipiente pode conter é

de 700g.(C) Se o recipiente estiver cheio de Hg, ele conterá 13,6kg deste

líquido.(D) Se 2kg de areia enchem completamente o recipiente, a densidade

desta areia é 2g/cm³.(E) Colocando-se 800g de água no recipiente, ele atingirá uma altura

de 6cm.



Pressão

PressãoEx.2) A fina camada de gelo que cobria um lago se partiu quando umapessoa tentou atravessar esse lago, caminhando sobre o gelo. Apessoa, entretanto, conseguiu atravessar o lago arrastando-se deitadasobre o gelo. Explique esse fato.

Ex.3) Um faquir possui duas “camas” do mesmo tamanho, uma com500 pregos e a outra com 1000 pregos. Baseando-se no seu conceitode pressão, em qual das duas camas ele estaria mais“confortavelmente “ instalado? Justifique.

Ex.4) Com volume de 0,3m³, um bloco de chumbo está apoiado nosolo sobre uma área de 0,6m².

(A) Calcule, em kg, a massa do bloco de chumbo.

(B) Considere, g=10m/s² e calcule, em N/m², a pressão que o bloco dechumbo está exercendo no solo.

Experiência de Torricelli

Pressão Atmosférica







E se Torricellitivesse feito oexperimentocom a água?

Pressão atmosférica

x altitude



Pressão atmosférica x altitude

Pressão atmosférica x altitude

Ação da pressão atmosférica

Pressão dos líquidos

Um líquido exerce pressão em todas as direções,sobre um corpo nele mergulhado.



Pressão nos líquidos

Pontos situados em um mesmo nível de umlíquido em equilíbrio suportam a mesma pressão.

Cálculo da Pressão nos

líquidos

Uma coluna deum líquido, cujadensidade é d ecuja altura é h,exerce sobresua base umapressão dadapor: p = d.g.h

As pressões exercidas pela água no fundo de umapiscina e no fundo de um grande lago serão iguaisse a profundidade da água neles contida for amesma.

Princípio Fundamental da Hidrostática: Teorema de Stevin



Ex.5) Um submarino encalhou a 40m de profundidadenum local onde a pressão atmosférica é 1atm. Qual apressão a que o submarino está submetido nessaposição?

Ex.6) Um mergulhador persegue um peixe 5 m abaixo dasuperfície de um lago. O peixe foge da posição A e seesconde em uma gruta na posição B, conforme mostra afigura. A pressão atmosférica na superfície da água é igual apatm = 1,0.105 N/m². Adote g=10m/s² e dágua = 103 kg/m³.

Vasos comunicantes

Aplicações dos vasos comunicantes



Ex.7) As figuras mostram um líquido em um recipiente.Coloque os pontos em ordem crescente de pressão.

Pressão em líquidos imiscíveis

A pressão no fundo éa soma das pressõesparciais que cadalíquido exerceráindividualmente.

p = patm + µ1 . h1 . g + µ2 . h2 . g + µ3 . h3 . g

Ex.8) Determine a pressão exercida pelos líquidos nofundo do recipiente indicado na figura. ρágua = 1 g/cm³,ρHg= 13,6 g/cm³.

Pressão em líquidos imiscíveis

P1 = P2

Patm + µ1 . g . h1 = Patm + µ2 . g . h2



Ex.9) No diagrama mostrado a seguir, x e y representamdois líquidos imiscíveis e homogêneos, contidos numsistema de vasos comunicantes em equilíbrio hidrostático.

Assinale o valor que mais se aproxima da razão entre asdensidades do líquido y em relação ao líquido x.

a) 0,80 b) 0,90 c) 1,25 d) 2,5

Princípio de Pascal

O acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquidoideal em equilíbrio se transmite integralmente a todos ospontos desse líquido.

Princípio de Pascal

Prensa Hidráulica

Ex.10) Um elevador de automóveis é erguido por uma bombahidráulica composta por dois pistões ligados por um cano, comomostrado na figura. O pistão mais largo tem 1m de diâmetro e ooutro, 10 cm. Sabendo que o peso do carro é 2000N, determine aforça necessária a ser aplicada no pistão menor para se levantar ocarro.



Empuxo

Por que aparece o empuxo?

O empuxo aparece sobre ocorpo mergulhado no líquidoporque as forças de pressão queele exerce sobre o corpoapresentam maiores valores mepontos de maior profundidade.

O problema de Arquimedes

O problema de Arquimedes



Teorema de

Arquimedes

Todo corpo mergulhado em um fluido recebe uma forçavertical, orientada de baixo para cima, igual ao peso daporção de líquido deslocada pelo corpo.

O peso do corpo é maior que o empuxo

Nesse caso, o corpo descerá com aceleração constante.Isso acontecerá se a densidade do corpo for maior que adensidade do líquido.

EQUILÍBRIO DE CORPOS IMERSOS E FLUTUANTES

O corpo afunda nolíquido quando oempuxo que elerecebe é menor queseu peso.

O peso do corpo é igual ao empuxo

Nesse caso, o corpo ficará em equilíbrio, qualquer queseja o ponto em que for colocado. Isso acontecerá se adensidade do corpo for igual à densidade do líquido.


Quando um corpo estáflutuando livrementeem um líquido tem-seE = P.

O peso do corpo é menor que o empuxo

Nesse caso, o corpo subirá com aceleração constante atéficar flutuando na superfície do líquido. Isso acontecerá sea densidade do corpo for menor que a densidade dolíquido.


O corpo totalmentemergulhado sobe nointerior do líquido.



Equilíbrio de corpos imersos e flutuantes

Ex.11) Um corpo sólido e maciço M é abandonado na superfície deum líquido L. Verifica-se que o corpo flutua, em equilíbrio, da maneiramostrada na figura. Sejam P o peso do corpo, E o empuxo que olíquido exerce sobre ele, dM e dL as densidades do corpo e do líquido,respectivamente. Considerando essas informações, é CORRETOafirmar que

(A) E = P e dL = dM

(B) E = P e dL > dM

(C) E = P e dL < dM

(D) E > P e dL > dM

(E) E < P e dL > dM

Ex.12) Um cubo de madeira de densidade 0,2 g/cm³ e aresta 20cmflutua na água. Determine a altura da parte submersa do cubo.

Ex.13) Duas esferas metálicas, feitas de materiais diferentes, com omesmo diâmetro, uma maciça e outra oca, estão totalmente imersasem equilíbrio num recipiente que contém água. Os empuxos nessasesferas são iguais ou diferentes? Justifique sua resposta.

Ex.14) Uma esfera de alumínio ocupa um volume de 300cm³ epossui massa de 200g.(A) Qual a densidade da esfera?

(B) Colocada numa piscina cheia de água, ela flutuará ou não?Explique.



Ex.15) Duas esferas maciças de mesmo diâmetro – umade alumínio, A (densidade 2,7), e a outra de madeira, M(densidade 0,5) – são ligadas por um fio sem massa. Oconjunto é lançado em um tanque com água (densidade1,0).

Aconfiguraçãode equilíbrioestável doconjunto estárepresentadacorretamenteem

Medida experimental do empuxo

Peso aparente de um corpo

Ex.16) Um objeto pesando 80N, quando mergulhadototalmente em água, tem o peso aparente de 60N. Qual adensidade do corpo?

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