Questões - Física Teórica e Experimental 2 - 2023-2

Questão 1 (2,0 pt). (Empuxo) Um cubo de madeira de aresta 10 cm está flutuando entre dois fluidos (óleo e água) sendo que sua base está 1,5 cm abaixo da interface dos fluidos. Determine: (a) a massa do cubo de madeira e (b) sua densidade, (c) a pressão manométrica na face superior do cubo e (d) a pressão absoluta na base do cubo em atmosferas. As camadas de óleo e água possuem 10 cm de altura cada uma. Densidade do óleo: 790 kg/m³. Densidade da água: 1000 kg/m³. Questão 2 (2,0 pt). (Hidrostática) Um tubo em U está aberto em ambas as extremidades e contém uma porção de mercúrio. Uma quantidade de água é cuidadosamente derramada na extremidade esquerda do tubo em forma de U até que a altura da coluna de água seja igual a d = 15 cm (a). Qual a pressão manométrica na interface água-mer-cúrio? (b) Calcule a distância vertical h entre o topo da superfície do mercúrio do lado direito e o topo da superfície da água do lado esquerdo. (c) Se substituirmos o mercúrio por um fluido de densidade ρ=5000 kg/m³, qual será o novo valor de h? Densidade da água: 1.000 kg/m³. Densidade do mercúrio: 13.580 kg/m³. Questão 3 (2,0 pt). (Hidrodinâmica) A água flui continuamente de um tanque aberto, como indicado na figura ao lado. A altura do ponto 1 é y1= 10 m e os pontos 2 e 3 estão a uma altura y2= 0 m. A área de seção reta no ponto 2 é igual a 0,048 m², no ponto 3 ela é igual a 0,016 m². A área do tanque é muito maior que a área da seção reta do tubo. Supondo que a equação de Bernoulli seja aplicável, calcule: (a) a velocidade de escoamento no ponto 3, (b) a vazão volumétrica, (c) a velocidade de escoamento no ponto 2 e (d) a pressão manométrica no ponto 2. Questão 4 (2,0 pt). (Hidrodinâmica) Para se retirar água de um balde, uma pessoa realiza um procedimento bem simples: enche uma mangueira de água, mergulha uma extremidade no balde e recolhe na outra extremidade livre a água que escoa (como no esquema ao lado). Se h1 é 25 cm, d é 2 cm e h2 é 40 cm, calcule: (a) qual a velocidade de escoamento na extremidade A da mangueira, (b) qual a pressão hidrodinâmica no ponto B e (c) qual a altura máxima hA para que a pressão superficial do balde muito maior que a área da seção reta da mangueira.