Questões Militares Comentadas sobre estática e hidrostática em física

Um professor quer verificar se um objeto maciço e demassa “m” é feito unicamente de uma determinada substância dedensidade d_o
Para isso, pendurou uma mola, que obedece a Leide Hooke, na vertical por uma das suas extremidades e na outracolocou o objeto. Em seguida, o professor mediu o módulo daforça elástica (F₁) que a mola exerce sobre o objeto devido ao alongamento Δx₁ (considere que a mola e o objeto estão em equilíbrio estático e no ar, cujo empuxo sobre o objeto e a mola é desprezível). Ainda com a mola e o objeto na vertical, conforme o desenho, o professor mediu o novo módulo da força elástica,agora chamada de F₂, que a mola exerce sobre o objeto devido ao alongamento Δx₂ , considerando o objeto em equilíbrio estático e totalmente imerso na água (densidade d_A).
Considere também que a experiência toda foi realizada em um local onde o módulo da aceleração da gravidade (g) é constante e que o empuxo da águasobre a parte imersa da mola é desprezível.

Para que objeto seja feito unicamente da substância com densidade dO prevista, F2 deve ser

Em uma fábrica há um sistema hidráulico composto por uma tubulação preenchida totalmente com um único líquido incompressível.
Conforme a figura, nesse sistema, há uma extremidade onde há um êmbolo móvel (E₁) de área A1e outra extremidade também com um êmbolo móvel (E₂) cuja área é o dobro de A₁. Uma força de intensidade F₁ é aplicada em E₁ para erguer um objeto que exerce uma força-peso de intensidade F₂ em E₂. No instante em que se aplica a força F₁ em E₁, a pressão em E₂ _________________.

OBS: Considere que o líquido está em repouso, os êmbolos deslocam-se na vertical, não há vazamentos em nenhuma parte do sistema hidráulico e a temperatura desse sistema é constante e não interfere no funcionamento.

Analise a figura abaixo.

A figura representa o perfil de um plano inclinado de um ângulo θ no qual estão fixas duas polias ideais de modo que o trecho de fio 1 é horizontal e o trecho de fio 2 é paralelo ao plano inclinado. Os fios são ideais e os atritos são desprezíveis. Sabendo-se que os blocos A e B têm o mesmo peso P, qual deve ser o peso do bloco C para que o sistema permaneça em equilíbrio?

Observe as figuras abaixo.

As figuras mostram uma balança de dois pratos em dois instantes diferentes, A figura 1 mostra um recipiente cheio de água, de densidade p_a, equilibrado por um peso P. Na figura 2, um cubo de aresta a e densidade p_c, pendurado num fio, é mergulhado inteiramente na água do mesmo recipiente sem tocar seu fundo. Que massa foi adicionada ao prato da balança (figura 2) para que o equilíbrio fosse restabelecido?

Suponha que certa esfera de superfície impermeável possui volume variando inversamente com a pressão hidrostática do local onde se encontra imersa, ou seja, V(p)=k/p metros cúbicos, com k=10⁵N.m e a pressão p em pascal. Mergulhada na água do mar, a esfera submerge até lentamente entrar em equilíbrio numa profundidade onde a densidade da água do mar é de 1,05 g/cm³ e a pressão hidrostática igual a 52,5MPa. Sendo assim, qual a massa da esfera, em kg?

Um pequeno tubo de ensaio, de massa 50 g, no formato de cilindro, é usado como ludião – uma espécie de submarino miniatura, que sobe e desce, verticalmente, dentro de uma garrafa cheia de água. A figura 1, a seguir, ilustra uma montagem, onde o tubo, preenchido parcialmente de água, é mergulhado numa garrafa pet, completamente cheia de água. O tubo fica com sua extremidade aberta voltada para baixo e uma bolha de ar, de massa desprezível, é aprisionada dentro do tubo, formando com ele o sistema chamado ludião. A garrafa é hermeticamente fechada e o ludião tem sua extremidade superior fechada e encostada na tampa da garrafa.

Uma pessoa, ao aplicar, com a mão, uma pressão constante sobre a garrafa faz com que entre um pouco mais de água no ludião, comprimindo a bolha de ar. Nessa condição, o ludião desce, conforme figura 2, a partir do repouso, com aceleração constante, percorrendo 60 cm, até chegar ao fundo da garrafa, em 1,0 s. Após chegar ao fundo, estando o ludião em repouso, a pessoa deixa de pressionar a garrafa. A bolha expande e o ludião sobe, conforme figura 3, percorrendo os 60 cm em 0,5 s.

Despreze o atrito viscoso sobre o ludião e considere que, ao longo da descida e da subida, o volume da bolha permaneça constante e igual a V₀ e V, respectivamente.

Nessas condições, a variação de volume, ∆V = V − V₀ , em cm³ , é igual a

Uma esfera homogênea de massa m, considerada um ponto material, é colocada perfeitamente na extremidade A de uma barra, também homogênea, de peso igual a 20N e comprimento de 80cm. Sendo que do ponto O até a extremidade B tem-se 60cm. Qual deve ser o valor, em kg, da massa m da esfera para que a barra seja mantida na horizontal e em equilíbrio estático? Adote o modulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s² .

Um sistema de freio é composto de uma tubulação na horizontal preenchida com um fluido homogêneo e incompressível. Nesse sistema, em uma das extremidades está um êmbolo com seção transversal de diâmetro D1 e, na outra extremidade, outro êmbolo com seção transversal de diâmetro D2. Uma força de módulo F1 aplicada pelo motorista sobre a seção de diâmetro D1, resulta em outra força, maior e de módulo F2 aplicada sobre a seção de diâmetro D2. O sistema de freio não possui vazamentos e funciona a uma temperatura em que não há formação de bolhas no fluido. Logo, considerando o instante inicial em que F1 é aplicada e o fluido ainda em repouso, para que o sistema de freio funcione como descrito pode-se afirmar corretamente que 

A figura representa dois vasos comunicantes em que há dois líquidos imiscíveis e em repouso. A parte superior de ambos os vasos é aberta e está sujeita à pressão atmosférica. Os pares de pontos (AB, CD, EF e GH) pertencem a diferentes retas paralelas à horizontal.
Pode-se afirmar corretamente que as pressões nos pontos

A figura a seguir representa, de maneira simplificada, o tanque de óleo diesel do submarino USS Pampanito da Classe Balao utilizado pela marinha americana durante a Segunda Guerra Mundial. Nesse tanque, inicialmente há somente a presença de óleo diesel. A medida que o óleo diesel é consumido, a mesma quantidade de água do mar entra no tanque por meio do tubo (representado a esquerda na figura) para manter o volume do tanque sempre totalmente ocupado e, em seguida, o tubo é fechado até o óleo ser consumido novamente. Há também uma válvula que permite apenas a saída de um dos líquidos, que não deve ser a água do mar, em direção aos motores do submarino. Essa válvula abre e fecha continuamente. Durante a abertura, a válvula permite que o óleo diesel vá para o motor em funcionamento.

Considerando:

1 – os líquidos imiscíveis;

2 – a razão entre a densidade do óleo diesel em relação a densidade da água do mar igual a 0,9;

3 – a válvula ainda fechada; e

4 – a presença dos dois líquidos, em repouso, dentro do tanque.

Assinale a alternativa que indica a posição (A, B, C ou D) que a válvula deve ser colocada para evitar que a água do mar vá para o motor e que a maior parte possível do óleo diesel seja consumida.

Uma bomba hidráulica, que apresenta potência útil de 4 HP, é utilizada para retirar água do fundo de um poço de 6 m de profundidade. Adotando o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s² , 1 HP = 3/4 kW e densidade da água igual a 1 kg/L, qual o volume, em litros, de água retirada deste poço na profundidade especificada após 30 min de uso desta bomba?

Um conceito importante que surge no estudo dos fluidos é o conceito de pressão. Com relação a ele, considere as seguintes afirmativas:
1. A pressão atmosférica ao nível do mar a 0 ^oC vale 1 atm. 2. Um processo termodinâmico que ocorra sujeito a uma pressão constante é chamado isobárico. 3. A pressão exercida por um líquido num dado ponto aumenta à medida que a profundidade desse ponto aumenta. 4. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de pressão é o pascal (Pa).
Assinale a alternativa correta.

Duas esferas homogêneas A e B, unidas por um fio ideal na posição vertical, encontram-se em equilíbrio estático completamente imersas em um líquido homogêneo em repouso de densidade 1 kg/dm³, contido em um recipiente apoiado na superfície da Terra, conforme desenho abaixo. As esferas A e B possuem, respectivamente, as massas m_A=1 kg e m_B=5 kg. Sabendo que a densidade da esfera B é de 2,5 kg/dm³, o volume da esfera A é de
Dado: considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2.

O ponto C de uma haste homogênea AB, de seção reta uniforme com massa desprezível, está preso, através de uma mola ideal, ao ponto D de uma parede vertical. A extremidade A da haste está articulada em O. A haste sustenta pesos de 20 N, 40 N e 60 N e está em equilíbrio estático, na horizontal, conforme representado no desenho abaixo. Sabendo que a deformação na mola é de 10 cm, então o valor da constante elástica da mola é
Dados: sen 30° = cos 60° = 1/2
cos 30° = sen 60° = √3/2

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra a seção reta longitudinal de uma caçamba rígida preenchida com troncos de madeira e apoiada sobre o plano inclinado de θ° por meio de pés retangulares transversais distantes D=3,0m um do outro. O equilíbrio estático da caçamba é mantido utilizando vários calços fixos. Considere o centro de massa CM distante h=1,0m do plano inclinado e equidistante dos pontos A e B nos quais estão aplicadas as resultantes das forças de contato, sendo A, B e CM pertencentes ao mesmo plano perpendicular ao plano inclinado. Desprezando o atrito, na iminência de a caçamba tombar (reação normal N_B=0), a tangente do ângulo θ vale:

Analise a figura abaixo.

Conforme indica a figura acima, uma bolha de hélio sofre um deslocamento vertical na água, do ponto A até o ponto B, onde = 10m. Sabendo que a razão (ϑ_B / ϑ_A) entre os volumes é dobro da razão (T_B /T_A) entre as temperaturas. Qual a pressão, em pascal, no ponto B?

Dado: massa específica da água 10³kg/m³ e g=10m/s²

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra um objeto flutuando na água contida em um vaso sustentado por duas molas idênticas, de constante elástica desconhecida. Numa situação de equilíbrio, em que esse vaso de massa desprezível, contém somente a água, as molas ficam comprimidas de x. Quando o objeto, cujo volume é 1/30 do volume da água, é inserido no vaso, as molas passam a ficar comprimidas de x’. Sabendo que, no equilíbrio, 60% do volume do objeto fica submerso, qual a razão x’/x?

Ana Clara ganhou de seu pai um balão e, para evitar que esse balão, contendo gás hélio e com volume V = 5,0 L, se perdesse voando para a atmosfera, ela pediu a seu pai que utilizasse um cordão de massa m = 10 g e comprimento / = 1,0 m para amarrá-lo. Para atender ao pedido de sua filha e ao mesmo tempo estudar o fenômeno da propagação de ondas, o pai prendeu a extremidade livre do cordão à parede e utilizou uma polia ideal para montar o experimento (conforme apresentado na figura abaixo), Sabe-se que a massa específica do gás no interior do balão é de 0,17 kg/m³ e a do ar atmosférico é de 1,21 kg/m³. Qual é, então, a velocidade com que uma onda transversal se propaga no cordão do balão de Ana Clara?

(Dados: Despreze a massa do revestimento do balão)

A barra indicada na figura, presa de forma articulada ao teto, é composta por dois segmentos. O primeiro segmento possui 4 kg de massa e 10 m de comprimento. Já o segundo possui 2 kg de massa e 2 m de comprimento. Sobre a extremidade da barra, atua uma força horizontal para a direita, com intensidade de 35 N. Se a barra está em repouso, a tangente do ângulo θ que ela faz com a vertical vale

Um armário, cujas dimensões estão indicadas na figura abaixo, está em repouso sobre um assoalho plano e horizontal.

Uma pessoa aplica uma força constante e horizontal, cuja linha de ação e o centro de massa (CM) do armário estão num mesmo plano vertical. Sendo o coeficiente de atrito estático entre o assoalho e o piso do armário igual a µ e estando o armário na iminência de escorregar, a altura máxima H na qual a pessoa poderá aplicar a força para que a base do armário continue completamente em contato com o assoalho é