Questões de Vestibular Sobre hidrostática em física

A mina naval, ou mina submarina, é um artefato explosivo, em geral, estacionário, que é ativado ao toque de uma pessoa, veículo ou embarcação. Geralmente, em forma esférica ou ovalada, as minas contêm ar suficiente em seu interior para flutuar. Um cabo ancorado no leito do mar mantém a mina submersa até a profundidade desejada. Considere uma mina submarina esférica de volume 4,0 m³ e massa 300 kg. A mina fica ancorada verticalmente por meio de um cabo de massa desprezível. Determine a intensidade da força de tração aplicada pelo cabo à mina. Considere g = 10 m/s² e a densidade absoluta da água como 1000 kg/m³ .

No conto “O mistério de Maria Rogêt”, de Edgar Alan Poe, ao procurar esclarecer a verdadeira identidade de um cadáver jogado na água, o detetive Dupin, mediante a análise dos fatos e das informações da imprensa, faz uso do seguinte raciocínio científico: “ (...) a gravidade específica do corpo humano, em sua condição natural, é quase igual à massa de água doce que ele desloca. (...) É evidente, contudo, que as gravidades do corpo e da massa de água deslocada são muito delicadamente equilibradas, e que uma ninharia pode fazer com que uma delas predomine. Um braço, por exemplo, erguido fora d'água e assim privado de seu equivalente é um peso adicional suficiente para imergir toda a cabeça, ao passo que a ajuda casual do menor pedaço de madeira habilitar-nos-á a elevar a cabeça, para olhar em derredor”. (Edgar Alan Poe, apud João Zanetic, Física e Literatura: construindo uma ponte entre as duas culturas. 2006, p. 61. Disponível em http://www.scielo.br/pdf/hcsm/v13s0/03.pdf. Acessado em 05/07/2016.) A partir do raciocínio científico presente no excerto acima, é correto afirmar que:

Uma esfera de madeira flutua imersa, parcialmente, na água de um aquário de água doce (sem sal). Quando essa água é trocada por água do mar, uma nova situação de equilíbrio é estabelecida. Nessa nova situação, em comparação à anterior, o empuxo sobre a esfera e o seu volume submerso são, respectivamente:

Uma pessoa em pé dentro de uma piscina se sente “mais leve” devido à redução de seu peso aparente dentro da água. Uma modalidade esportiva que se beneficia deste efeito é a hidroginástica. A força normal que o piso da piscina exerce sobre os pés de uma pessoa é reduzida produzindo baixo impacto durante o exercício. Considere uma pessoa em pé dentro de uma piscina rasa com 24% do volume de seu corpo sob a água. Se a densidade relativa da pessoa for 0,96, qual a redução percentual da força normal que o piso horizontal exerce sobre a pessoa dentro da água em relação ao piso fora da água?

Um tubo em forma de U, aberto nos dois extremos e de seção reta constante, tem em seu interior água e gasolina, como mostrado na figura.

Sabendo que a coluna de gasolina (à esquerda) é de 10 cm, qual é a diferença de altura Δh, em cm, entre as duas colunas?

Uma esfera de raio R flutua sobre um fluido com apenas 1/8 de seu volume submerso.

Se esta esfera encolhesse uniformemente, mantendo sua massa inicial, qual seria o valor mínimo de seu raio para que não viesse a afundar?

Um tubo em forma de U, aberto nos dois extremos e de seção reta constante, tem em seu interior água e gasolina, como mostrado na figura.
Sabendo que a coluna de gasolina (à esquerda) é de 10 cm, qual é a diferença de altura Δh, em cm, entre as duas colunas? Dados densidade volumétrica da água P_água = 1 g/cm³ densidade volumétrica da gasolina P_gasolina = 0,75 g/cm³

Um bloco maciço está inteiramente submerso em um tanque cheio de água, deslocando-se verticalmente para o fundo em movimento uniformente acelerado. A razão entre o peso do bloco e o empuxo sobre ele é igual a 12,5. A aceleração do bloco, em m/s² , é aproximadamente de:

Um cilindro sólido e homogêneo encontra-se, inicialmente, apoiado sobre sua base no interior de um recipiente.

Após a entrada de água nesse recipiente até um nível máximo de altura H, que faz o cilindro ficar totalmente submerso, verifica-se que a base do cilindro está presa a um fio inextensível de comprimento L. Esse fio está fixado no fundo do recipiente e totalmente esticado.

Observe a figura:

Em função da altura do nível da água, o gráfico que melhor representa a intensidade da força F que o fio exerce sobre o cilindro é:

Um filhote de cachorro cochila dentro de uma semiesfera de plástico de raio 10 cm, a qual flutua em uma piscina de águas paradas, totalmente submersa e em equilíbrio, sem que a água entre nela.

   

                 

Desprezando a massa da semiesfera, considerando a densidade da água da piscina igual a 10³ kg/m³ , g = 10 m/s² , π = 3 e sabendo que o volume de uma esfera de raio R é dado pela expressão , é correto afirmar que a massa do cachorro, em kg, é igual a

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:

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