Questões de Concurso Sobre hidrostática em física

Um fluido incompressível de densidade ρ escoa com velocidade V, sem diferenças de elevação.

A partir da pressão estática p em um ponto desse escoamento, é possível estabelecer a seguinte relação para a pressão de estagnação:

Um gás escoa em regime permanente por uma tubulação de diâmetro D quando passa por uma redução cônica e passa a escoar por uma tubulação de diâmetro D/2. A densidade do gás na tubulação maior é de 2 kg/m³ , enquanto sua velocidade é de 20 m/s. Por outro lado, a velocidade do gás após a redução passa a ser de 16 m/s. Para as condições de escoamento estabelecidas, estima-se que a densidade do gás, em kg/m³ , na seção menor, vale

Um tubo de Pitot, ilustrado na Figura abaixo, é instalado em uma tubulação de ferro fundido de 20 cm de diâmetro interno cujo escoamento é turbulento.

Assumindo-se que a velocidade média v seja 49/60 da velocidade máxima no escoamento, verifica-se que a vazão aproximada, em L/s, é de

As figuras precedentes ilustram um corpo de massa M_c suspenso por um mesmo dinamômetro ideal (representado pela mola), em duas situações diversas. Na primeira delas, ao ar livre, o dinamômetro indica um valor de 50 N. Na segunda situação, a massa M_c está imersa em um tanque com água, e o dinamômetro indica um valor de 25 N.

Nessa situação, considerando-se que 10 m/s² seja a aceleração da gravidade e que 1 g/cm³ seja a densidade da água, os valores do volume do corpo, em m³, e de sua massa específica, em g/cm³, são, respectivamente, iguais a

Segundo o princípio de Bernoulli, aplicado à asa de um avião, a velocidade do ar é 

O proprietário de uma casa notou que, durante o banho, a água do seu chuveiro estava com pouca pressão. Percebeu que isso também ocorria com as demais torneiras de sua residência.
Uma solução possível e viável para melhorar a pressão da água do chuveiro e das torneiras da referida casa é aumentar

O consumo energético primário da humanidade (energia extraída das fontes entre elas, por exemplo, petróleo, carvão, gás e fontes renováveis) é estimado hoje estar por volta de 500EJ por ano (E, exa, 1018). Por sua vez a energia solar total irradiada anualmente sobre o planeta terra é de cerca de 4x10⁶ EJ. Em caráter de comparação de escala, se utilizássemos cada uma dessas duas quantidades anuais de energia separadamente (consumo primário da humanidade e solar) para aquecer idealmente toda a água disponível na Terra, de cerca de 1 x 10₉ km³ (considerando que estivesse em estado líquido com calor específico de 4J/gºC, densidade d=1000kg/m³ ), a elevação da temperatura da água seria da ordem de:

A hidreletricidade ocupa posição central na matriz energética brasileira. A usina de Itaipu em particular é a maior usina hidrelétrica em operação no país e conta com um desnível (em relação às turbinas) para seu nível máximo de cerca de 200 m. A densidade da água é de 1kg/litro, admitindo o caso com o reservatório em sua capacidade máxima e que não houvesse perda de energia na cadeia de transformação da energia potencial da água em energia elétrica e no seu transporte ao local de consumo, a quantidade de litros de água que precisaria atravessar as turbinas da usina para abastecer a energia elétrica consumida por um chuveiro de 7500W operando a 80% de sua potência máxima durante um banho de 10min é de:

Considere uma barragem plana como a do esquema da Figura. O elemento diferencial da força exercida pelo fuido a uma altura z em relação ao fundo segue a expressão dF = p(z)dA, com dA = Ldz (elemento de área da barragem de largura L). A pressão p(z) é dada pela lei (ou teorema) de Stevin. A partir da integração da força ao longo da coordenada z de z=0 até a altura da coluna d’água, z=h temos a força total exercida pela coluna de água de altura h sobre a barragem. Considere uma barragem de comprimento L=20m, h=20m, e os valores de densidade da água de d=1000kg/ m³ e g=10m/s² . A expressão matemática da força total sobre a barragem devida a coluna d’água e seu valor físico para essa particular barragem são dados por:

Considerando-se g = 10 m/s² , a pressão manométrica atuante na válvula de um reservatório de óleo lubrificante (ρ = 880 kg/m³ ), posicionada a 5 m abaixo da superfície livre do óleo, expressa em kPa, é

A pressão pode também ser obtida pela expressão p = .g, na qual é o peso específico do fluido.

Essa propriedade representa a(o)

Em uma determinada pesquisa, é necessário levar à superfície uma caixa de 200 kg e 8,00 x 10^-2 m³ que se encontra no fundo do mar. Para facilitar a subida, amarra-se à caixa um balão inextensível totalmente cheio de ar. Dessa forma, o conjunto sobe com velocidade constante.

Desprezando-se o peso do balão e do ar no seu interior, bem como a viscosidade do mar, o valor aproximado do volume do balão, em m³, é

Dados aceleração da gravidade = 10,0 m-s^~2

densidade da água do mar = 1,00 x 10³ kg-m ³

A água flui continuamente de um tanque aberto. A altura de um ponto da superfície livre do líquido, ponto 1 da figura, ao nível do solo plano e horizontal é de 12,0m. O ponto 2 da figura, localizado na saída do reservatório, encontra-se a 2,2m do nível do solo. A área da seção reta do tubo no ponto 2 é de 200cm² . O diâmetro do tanque é muito maior que o diâmetro do tubo por onde a água está escoando. Considere g=9,8m/s² e a densidade da água igual a 1,00x103 kg/m³ . Supondo que a equação de Bernoulli seja aplicável nessa situação, determine a vazão volumétrica no ponto 2.

Um cano cilíndrico encontra-se no chão de uma casa e possui um diâmetro d. O cano transporta água a uma pressão de 10 atm e velocidade 2m/s. Num determinado ponto, o cano estreita o seu diâmetro para d/2. Considerando que a densidade da água vale 1000kg/m³, podemos afirmar que a pressão da água na parte estreita do cano vale aproximadamente:

Uma esfera maciça de densidade d₁ e massa m se encontra dentro de um recipiente que contém um líquido de densidade d₂ , de modo que d₂ =4.d1 . A esfera está presa no fundo deste recipiente por um fio. A distância da esfera até a superfície do líquido é H. Considere que o diâmetro da esfera é muito menor que H. Se o fio for cortado, desconsiderando as forças de viscosidade entre o líquido e a esfera e que aceleração da gravidade é g, podemos afirmar que o tempo gasto para que a esfera chegue até a superfície do líquido é dado pela expressão:

Em uma campanha experimental em um rio, de largura 11,9 m, obteve-se o perfil batimétrico da seção transversal ilustrado na figura a seguir

Nessa campanha, foram medidos: a profundidade (h_i), a velocidade média da corrente (v_i), o volume da amostra da água do rio com velocidade de trânsito do amostrador constante (Vol_i) e as concentrações de sólidos suspensos (Css_i) das amostras coletadas nos pontos de medição, conforme tabela a seguir.

Isto posto, a concentração de sólidos suspensos média na seção do rio, em mg/L, vale:

A figura a seguir ilustra um experimento de um laboratório didático, constituído de uma panela de pressão, uma placa aquecedora, um manômetro de mercúrio e um termômetro.

A conexão entre a panela de pressão e o manômetro é um capilar muito fino, que praticamente não permite a passagem de calor. Assim, o manômetro se mantém à temperatura ambiente qualquer que seja a temperatura do gás na panela. O manômetro propriamente é feito de dois capilares de vidro verticais unidos por uma pequena mangueira flexível, contendo mercúrio. O volume total do manômetro é desprezível perto do volume da panela de pressão. Chamaremos de “h” a diferença de altura entre os níveis de mercúrio do lado esquerdo e direito do manômetro, sendo que o lado direito está aberto para a atmosfera:  

                            

Suponha que o volume útil da panela seja 1 litro e se mantenha constante durante o experimento. Suponha também que “h” é zero quando o gás está à temperatura ambiente (300 K).

Qual a relação entre a variação de altura “Δh” do manômetro para uma dada variação de temperatura “ΔT” do gás? (Para este cálculo, a densidade do mercúrio deve ser tomada aproximadamente constante e igual a 13,33 kg/l, g= 10 m/s² e P_atm=10⁵ N/m² ).