Questões de Vestibular Sobre estática e hidrostática em física

Com a finalidade de aproveitar os recursos naturais, o proprietário de um sítio instalou uma roda d'água conectada a um gerador elétrico com o objetivo de produzir eletricidade que será utilizada no aquecimento de 100 litros de água para usos diversos e que sofrerão uma variação de temperatura de 90°F. A roda d'água instalada possui uma eficiência de 20% e será movimentada por 300 litros de água por segundo que despencam em queda livre de uma altura de 4 metros. Para se obter a variação de temperatura desejada serão necessárias, em horas, aproximadamente,

Considere:

densidade da água = 1.10³ kg/m³

aceleração da gravidade = 10 m/s²

calor específico da água = 4,2 kJ/kg.K

Uma embarcação quando está lastreada, apresenta massa de 10.000kg. Ela possui um formato quadrado cujos lados são iguais a 10m e é utilizada no transporte de 2 veículos pesados por vez, de uma margem à outra de um lago de águas tranquilas. Numa determinada travessia, em que ela transportava dois caminhões idênticos e carregados com igual quantidade de uma mesma carga, verificou-se que a parte submersa dessa embarcação era de 40cm. Se cada caminhão vazio tem massa de 10 toneladas, determine a massa da carga, em kg, transportada por cada um deles.

Dados:

Densidade da água= 1g/cm³

Módulo da aceleração da gravidade= 10m/s²

As teorias de fluxos de tráfego estudam as relações entre os veículos, as vias e a infraestrutura disponível. Como as características do tráfego variam no tempo e no espaço, os estudos costumam adotar valores médios, sendo que essas médias podem ser temporais ou espaciais.

                                Características fundamentais do tráfego

• Fluxo (F), em veículos/hora: é o número de veículos que atravessam uma determinada seção transversal de uma via na unidade de tempo.

• Densidade (D), em veículos/quilômetro: é o número de veículos que, em certo momento, ocupam uma dada extensão de uma via.

• Velocidade Média (V), em quilômetros/hora: V=F/D

• Espaçamento (E), em metros/veículo: é a distância entre a parte dianteira de um veículo e a parte dianteira do veículo subsequente, que trafegam em uma mesma faixa.

(www.transportes.ufba.br/.../Estudos_de_Trafego_Variaveis_do_Trafego.doc Acesso em: 11.03.2011. Adaptado)

Considere que em uma certa avenida, passam em média 2 400 veículos por hora, com velocidade média de 60 km/h. Sendo assim, o espaçamento médio entre dois veículos que ocupam posições consecutivas em uma mesma faixa é, em metros,

Uma esfera oca de metal flutua, na água, com metade de seu volume imerso. Sabe-se que a densidade da água é de aproximadamente 1,0 g/cm³ e que a pressão atmosférica é de 1,0.10⁵ Pa.

Nessas condições, o gráfico que melhor representa o perfil da distribuição da pressão total, ao longo da linha horizontal XY, abaixo da esfera, é

                           

Por recomendação médica, uma mãe necessita dar banho no seu filho com a água a uma temperatura próxima à do corpo humano. Porém, ela dispõe apenas de água fervida a 98°C e de cubos de gelo a 0°C, sendo que cada cubo de gelo tem massa de 55 gramas, aproximadamente.

Desejando que a temperatura final da água para o banho seja próxima da temperatura do corpo humano, a mãe deve adicionar, para cada litro de água fervida, um número de cubinhos de gelo aproximadamente igual a

Dados

Densidade da água: d = 1,0 kg/L ( a qualquer temperatura)

Calor específico latente de fusão da água: L = 80 cal/g

Calor específico sensível da água: c = 1,0 cal/g°C

Nas figuras apresentadas, observam-se três blocos idênticos e de mesma densidade que flutuam em líquidos diferentes cujas densidades são, respectivamente, d₁ , d₂ e d₃ .

A relação correta entre as densidades dos líquidos está melhor representada pela alternativa:

Uma esfera homogênea e de material pouco denso, com volume de 5,0 cm³ , está em repouso, completamente imersa em água. Uma mola, disposta verticalmente, tem uma de suas extremidades presa ao fundo do recipiente e a outra à parte inferior da esfera, conforme figura ao lado. Por ação da esfera, a mola foi deformada em 0,1 cm, em relação ao seu comprimento quando não submetida a nenhuma força deformadora. Considere a densidade da água como 1,0 g/cm³, a aceleração gravitacional como 10 m/s² e a densidade do material do qual a esfera é constituída como 0,1 g/cm³. Com base nas informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta a constante elástica dessa mola. 

Para determinados tipos de pesquisa ou trabalho, cápsulas tripuladas são enviadas para as profundezas dos oceanos, mares ou lagos. Considere uma dessas cápsulas de forma cilíndrica, de 2,0 m de altura por 2,0 m de diâmetro, com sua base superior a 48 m de profundidade em água de densidade 1,0.10³ kg/m³, em equilíbrio como ilustra a figura.

Dados: A pressão atmosférica no local é de 1,0.10⁵ Pa, e a aceleração da gravidade é de 10 m/s². Adote π = 3.

O peso dessa cápsula fora d’água, em N, e a pressão total sobre sua base inferior, em Pa, valem, respectivamente,

Um casal começou a assistir uma luta de MMA, sendo que a mulher não era conhecedora do assunto. Cada um acabou torcendo para um lutador diferente. Como a luta estava no início, o marido, sabendo em segredo que seu lutador estava melhor no ranking, resolveu propor uma aposta sobre quem venceria. Satisfeito com a aceitação, o marido ficou tranquilo até o último minuto da luta, quando seu lutador favorito foi nocauteado, o que o deixou com muita raiva. No momento em que a esposa veio cobrá- lo da aposta, ele sorriu, procurando aparentar felicidade pela cônjuge. Só que ele segurava uma lata fechada de cerveja que estourou por ter sido esmagada. Se a lata tinha inicialmente um volume de 0,009 m³ e foi esmagada até 0,007 m³ quando ocorreu o estouro, e a mão do marido exerceu sobre a lata uma pressão constante de 1,5 x 10⁵ Pa, qual foi o valor absoluto do trabalho executado pelo marido sobre a lata?

No Texto 5, a passagem “como se fosse o famigerado navegante português Vasco da Gama" nos remete ao fenômeno da flutuação. A flutuação de qualquer embarcação se baseia no fato de seu casco ser oco por dentro e, dessa forma, embora seja feita de material bem mais denso que a água (metal, por exemplo), ainda assim sua densidade resultante seja menor que a da água, visto que a maior parte do volume submerso é composta de ar. Até sua desmontagem, em 2010, o Knock Nevis foi o maior navio do mundo. Esse navio tinha capacidade para transportar 674.297 m3 de petróleo.

                                                 (Disponível em:<http://blogdocaminhoneiro.com/2009/08/super-petroleiro-

                                                             jahre-viking-o-maior-navio-do-mundo/> . Acesso em: 23 jan. 2015.)


     Com base nessas informações, considere que o navio esteja aportado em águas tranquilas, adote g = 10 m/s2 e analise os itens que se seguem:

I-Considerando-se a densidade média do petróleo igual a 0,85 g/cm3 , esse superpetroleiro pode transportar uma carga de 573.152,45 toneladas de petróleo.

II-Considerando-se a densidade da água do mar igual a 1,03 g/cm3 , então, se o navio estiver com sua carga máxima de petróleo, seu volume submerso aumentará em 409,3 m3 .

III- Se em vez de petróleo o navio transportasse água salgada, então, para manter o mesmo peso, ele deveria transportar um volume entre 556.455 m3 e 556.460 m3 .

IV-Uma embarcação em água doce com densidade igual a 1,00 g/cm3 submerge menos do que na água salgada, cuja densidade é 1,03 g/cm3 .

Com base nas sentenças anteriores, marque a alternativa em que todos os itens estão corretos:

Um objeto homogêneo colocado em um recipiente com água tem 32% de seu volume submerso; já em um recipiente com óleo, tem 40% de seu volume submerso. A densidade desse óleo, em g/cm³, é

Uma cuba, aberta à atmosfera em sua parte superior, está cheia de água até a sua borda, como ilustra a figura I. Um bloco de madeira é posto a flutuar na água da cuba, de maneira que, no equilíbrio, após parte da água ser expulsa pelo bloco, a cuba continua cheia de água até a borda, como mostra a figura II.

Assinale a alternativa que representa a comparação entre as pressões da água no ponto central do fundo da cuba nas situações I e II.

                              

Um trabalhador deseja deslocar uma pedra com o auxílio de uma alavanca. Ele tem a possibilidade de colocar o ponto de apoio, mediante o uso de cunhas, nas posições 1 ou 2, como ilustrado nas figuras. Considere que o trabalhador exercerá uma força na direção perpendicular à haste e que ele tem as alternativas de exercê-la nos pontos 1, 2, 3 ou 4.

                                    

Dentre as alternativas, assinale aquela que permite ao trabalhador deslocar a pedra com menos esforço.

A figura ilustra dois recipientes, I e II, cheios d'água e dispostos sobre um mesa horizontal. Assinale a alternativa que representa a relação entre as pressões, pI e pII, da água no fundo dos dois recipientes I e II,respectivamente; e a relação entre as intensidades das forças FI e FII, que a água exerce no fundo de cada recipiente I e II, respectivamente.
 

A figura abaixo ilustra uma ferramenta utilizada para apertar ou desapertar determinadas peças metálicas. 

                                     

Para apertar uma peça, aplicando-se a menor intensidade de força possível, essa ferramenta deve ser segurada de acordo com o esquema indicado em:

Na situação descrita, o módulo do empuxo aumenta, porque

A diferença de pressão máxima que o pulmão de um ser humano pode gerar por inspiração é em torno de 0,1 × 10⁵ Pa ou 0,1 atm. Assim, mesmo com a ajuda de um snorkel (respiradouro), um mergulhador não pode ultrapassar uma profundidade máxima, já que a pressão sobre os pulmões aumenta à medida que ele mergulha mais fundo, impedindo-os de inflarem.

                                  

Considerando a densidade da água ρ ≅ 103 kg/m3 e a aceleração da gravidade g ≅ 10 m/s2 , a profundidade máxima estimada, representada por h, a que uma pessoa pode mergulhar respirando com a ajuda de um snorkel é igual a

Um lustre está pendurado no teto de uma sala por meio de dois fios inextensíveis, de mesmo comprimento e de massas desprezíveis, como mostra a figura 1, onde o ângulo que cada fio faz com a vertical é 30° . As forças de tensão nos fios têm a mesma intensidade.

                         

Considerando cos 30º ≅ 0,87, se a posição do lustre for modificada e os fios forem presos ao teto mais distantes um do outro, de forma que o ângulo que cada um faz com a vertical passe a ser o dobro do original, como mostra a figura 2, a tensão em cada fio será igual a

A indústria de produção de bens materiais vive em permanentes pesquisas no intuito de usar materiais cada vez mais leves e duráveis e menos agressivos ao meio ambiente. Com esse objetivo, é realizada a experiência descrita a seguir. Trata-se da determinação experimental da massa específica de um sólido e da densidade absoluta de um líquido. Um bloco em forma de paralelepípedo, graduado em suas paredes externas, feito do material cuja massa específica se deseja obter, é imerso, inicialmente em água, de densidade absoluta 1,0 g/cm³ , em que consegue se manter flutuando em equilíbrio, com metade de seu volume imerso (figura 1). A seguir, esse mesmo bloco é imerso em outro líquido, cuja densidade se deseja medir, passando a nele flutuar com 80% de seu volume imerso (figura 2).

O experimento conduz aos resultados da massa específica do material do bloco e da densidade absoluta do líquido, em g/cm³ , respectivamente:

Embora os avanços tecnológicos tenham contemplado a civilização com instrumentos de medida de alta precisão, há situações em que rudimentares aparelhos de medida se tornam indispensáveis. É o caso da balança portátil de 2 braços, muito útil no campo agrícola.

Imagine uma saca repleta de certa fruta colhida em um pomar. Na figura que a esquematiza, o braço AC, em cuja extremidade está pendurada a saca, mede 3,5 cm, enquanto que o braço CB, em cuja extremidade há um bloco de peso aferido 5,0 kgf, mede 31,5 cm. A balança está em equilíbrio na direção horizontal, suspensa pelo ponto C.

Desprezado o peso próprio dos braços da balança, o peso da saca, em kgf, é de