Questões Militares Sobre estática e hidrostática em física

Conrad Dietrich Magirus foi um bombeiro alemão criador das famosas escadas Magirus. Nascido em setembro de 1824, na Alemanha, Magirus desde muito jovem demonstrou vocação para o trabalho na luta contra incêndios e no resgate de pessoas em dificuldade. Quando jovem, Conrad Magirus se arriscava em resgates sem nenhum tipo de equipamento de proteção junto com um grupo de amigos na pequena cidade alemã de Ulm. Em 1847, Conrad fundou a primeira brigada voluntária de incêndios na Alemanha e, em 1872, revolucionou a história dessa profissão, ao apresentar o protótipo da primeira escada Magirus, na exposição mundial de Viena. A maior escada Magirus do mundo, em operação, é a M68L, composta de 7 peças móveis.

Numa determinada operação, uma dessas escadas está com pletam ente esticada, tem 70,0 m de comprimento e faz um ângulo de 60° com a horizontal, suportando um cesto de 300 kg, ligado por um cabo à sua extremidade. O módulo da aceleração da gravidade local é 10,0 m/s². 

O módulo do torque (ou momento de força) produzido pelo cesto, em relação à base da escada, vale 

Analise a figura abaixo.

A figura acima ilustra um sistema mecânico em equilíbrio estático, composto de uma tábua de 5,0kg de massa e 6,0m de comprimento, articulada em uma de suas extremidades e presa a um cabo na outra, O cabo está estendido na vertical. Sobre a tábua, que está inclinada de 60°, temos um bloco de massa 3,0kg na posição indicada na figura. Sendo assim, qual o módulo, em newtons, a direção e o sentido da força que a tábua faz na articulação?

Dado: g = 10 m/s²

Um submarino da Marinha Brasileira da classe Tikuna desloca uma massa de água de 1586 toneladas, quando está totalmente submerso, e 1454 toneladas, quando está na superfície da água do mar. Quando esse submarino está na superfície, os seus tanques de mergulho estão cheios de ar e quando está submerso, esses tanques possuem água salgada. Qual a quantidade de água salgada, em m³, que os tanques de mergulho desse submarino devem conter para que ele se mantenha flutuando totalmente submerso?

Dados: Densidade da água do mar = 1,03g/cm³.

Despreze o peso do ar nos tanques de mergulho .

Analise a figura abaixo.

A figura acima ilustra dois blocos de mesmo volume, mas de densidades diferentes, que estão em equilíbrio estático sobre uma plataforma apoiada no ponto A, ponto esse que coincide com o centro de massa da plataforma. Observe que a distância em relação ao ponto A é 3,0cm para o bloco 1, cuja densidade é de 1,6g/cm³, e 4,0cm para o bloco 2. Suponha agora que esse sistema seja totalmente imerso em um liquido de densidade 1,1g/cm³. Mantendo o bloco 2 na mesma posição em relação ao ponto A, a que distância, em cm, do ponto A deve-se colocar o bloco 1 para que o sistema mantenha o equilíbrio estático?

Observe a figura a seguir.

Na figura acima, a barra OP, homogênea e de secção reta e uniforme, de 77,57 cm de comprimento e peso 80 N, pode girar livremente em torno de 0. Ela sustenta, na extremidade P, um corpo de peso 110 N . A barra é mantida em equilíbrio, em posição horizontal, pelo fio de sustentação PQ . Qual é o valor da força de tração no fio?

Observe a figura a seguir. 

Um momento de 5 N.m é aplicado ao cabo de uma chave de fenda, conforme a figura acima. Decomponha esse momento de binário em ura par de binários P atuando na lâmina da ferramenta e assinale a opção correta. 

Observe a figura a seguir. 

Um torque de 100 N.cm é solicitado para afrouxar o parafuso em A, determine a força P que deve ser aplicada perpendicularmente ao cabo da chave de catraca com cabeça flexível e assinale a opção correta. 

Dados: sen (60º ) = 0,85

             cos (60°) = 0,5

Observe a figura a seguir. 

A força F = {500i + 200j - 500k}N atua na extremidade da viga, conforme mostra a figura acima. Determine o momento da força em relação ao ponto A, e assinale a opção correta. 

A figura acima apresenta um bloco preso a um cabo inextensível e apoiado em um plano inclinado. O cabo passa por uma roldana de dimensões desprezíveis, tendo sua outra extremidade presa à estrutura de um sistema de vasos comunicantes. Os vasos estão preenchidos com um líquido e fechados por dois pistões de massas desprezíveis e equilibrados à mesma altura. O sistema é montado de forma que a força de tração no cabo seja paralela ao plano inclinado e que não haja esforço de flexão na haste que prende a roldana. A expressão da força F que mantém o sistema em equilíbrio, em função dos dados a seguir, é:  

Dados:

• Aceleração da gravidade: g ;

• Massa do corpo: m ;

• Inclinação do plano de apoio: θ ;

• Áreas dos pistões: A₁ e A₂ .  

A figura acima apresenta uma estrutura em equilíbrio, formada por uma barra horizontal CE e duas barras verticais rotuladas AC e BD. Todas as barras possuem material uniforme e homogêneo e as barras AC e BD têm peso desprezível, enquanto a barra CE tem densidade linear de massa μ. Na extremidade da barra CE, há uma carga concentrada vertical, de cima para baixo, de 1,8 kN. Para que a força de tração na barra BD seja 8,1 kN, a densidade linear de massa μ da barra CE, em kg/m, e a força em módulo na barra AC, em kN, devem ser iguais a:  

Dado:

• aceleração da gravidade: g = 10 m/s² .  

O desenho abaixo representa um sistema composto por duas barras rígidas I e II, homogêneas e de massas desprezíveis na posição horizontal, dentro de uma sala. O sistema está em equilíbrio estático.

No ponto M da barra II, é colocado um peso de 200 N suspenso por um cabo de massa desprezível. A barra I está apoiada no ponto N no vértice de um cone fixo no piso. O ponto A da barra I toca o vértice de um cone fixo no teto. O ponto B da barra I toca o ponto C, na extremidade da barra II. O ponto D, localizado na outra extremidade da barra II, está apoiado no vértice de um cone fixo no piso.

Os módulos das forças de contato sobre a barra I, nos pontos A e N, são respectivamente:

O tipo de manômetro mais simples é o de tubo aberto, conforme a figura abaixo. Uma das extremidades do tubo está conectada ao recipiente que contém um gás a uma pressão p_gás, e a outra extremidade está aberta para a atmosfera. O líquido dentro do tubo em forma de U é o mercúrio, cuja densidade é 13,6x10³ kg/m³ . Considere as alturas h₁ = 5,0 cm e h₂ = 8,0 cm. Qual é o valor da pressão manométrica do gás em pascal?

Dado: g = 10 m/s²

O esquema a seguir mostra duas esferas presas por um fio fino aos braços de uma balança. A esfera 2 tem massa m₂ = 2,0 g, volume V₂ = 1,2 cm³ e encontra-se totalmente mergulhada em um recipiente com água. Considerando a balança em equilíbrio, qual é o valor da massa m₁ da esfera 1, em gramas?

Dados: ρ_água = 1000 kg/m³ ; e g = 10 m/s² .

Considere uma bolinha de gude de volume igual a 10 cm³ e densidade 2,5 g/cm³ presa a um fio inextensível de comprimento 12 cm, com volume e massa desprezíveis. Esse conjunto é colocado no interior de um recipiente com água. Num instante t₀, a bolinha de gude é abandonada de uma posição (1) cuja direção faz um ângulo θ = 45º com a vertical conforme mostra a figura a seguir. O módulo da tração no fio, quando a bolinha passa pela posição mais baixa (2) a primeira vez, vale 0,25 N. Determine a energia cinética nessa posição anterior.

Dados: ρ_água = 1000 kg/m³ ; e g = 10m/s² .

Uma haste homogênea de peso P repousa em equilíbrio, apoiada em uma parede e nos degraus de uma escada, conforme ilustra a figura abaixo. A haste forma um ângulo θ com a reta perpendicular à parede. A distância entre a escada e a parede é L. A haste toca a escada nos pontos A e B da figura.

Utilizando as informações contidas na figura acima, determine o peso P da haste, admitindo que F_A é a força que a escada faz na haste no ponto A e F_B é a força que a escada faz na haste no ponto B.

Observe a figura abaixo.

O esquema acima representa um dispositivo que utiliza o Princípio de Pascal como base para o seu funcionamento.

O êmbolo "A" tem 30cm² de área e o êmbolo "B", um valor que corresponde ao quíntuplo da área do êmbolo "A". Considerando que a gravidade local seja igual a 10 m/s², é correto afirmar que a força "F" vale

Em feiras livres ainda é comum encontrar balanças mecânicas, cujo funcionamento é baseado no equilíbrio de corpos extensos. Na figura a seguir tem-se a representação de uma dessas balanças, constituída basicamente de uma régua metálica homogênea de massa desprezível, um ponto de apoio, um prato fixo em uma extremidade da régua e um cursor que pode se movimentar desde o ponto de apoio até a outra extremidade da régua. A distância do centro do prato ao ponto de apoio é de 10 cm. O cursor tem massa igual a 0,5 kg. Quando o prato está vazio, a régua fica em equilíbrio na horizontal com o cursor a 4 cm do apoio.

Colocando 1 kg sobre o prato, a régua ficará em equilíbrio na horizontal se o cursor estiver a uma distância do apoio, em cm, igual a