Perguntas

Princípio de Arquimedes  Quando um corpo está total ou parcialmente submerso em um fluido, o fluido exerce sobre o corpo uma força de empuxo . A força é dirigida para cima e tem um módulo dado por e

em que m é a massa do fluido deslocado pelo corpo. f

Quando um corpo flutua em um fluido, o módulo F do empuxo (para E

cima) é igual ao módulo F da força gravitacional (para baixo) que age g

sobre o corpo. O peso aparente de um corpo sobre o qual atua um empuxo está relacionado ao peso real por meio da equação

Escoamento de Fluidos Ideais  Um fluido ideal é incompressível, não viscoso, e seu escoamento é laminar e irrotacional. Uma linha de fluxo é a trajetória seguida por uma partícula do fluido. Um tubo de fluxo é um feixe de linhas de fluxo. O escoamento no interior de um tubo de fluxo obedece à equação da continuidade:

em que R é a vazão, A é a área da seção reta do tubo de fluxo em qualquer V

ponto e v é a velocidade do fluido nesse ponto. A vazão mássica R é dada m por

Equação de Bernoulli A aplicação da lei de conservação da energia mecânica ao escoamento de um fluido ideal leva à equação de Bernoulli:

ao longo de qualquer tubo de fluxo.

Perguntas 1 Uma peça irregular de 3 kg de um material sólido é totalmente imersa em um fluido. O fluido que estaria no espaço ocupado pela peça tem massa de 2 kg. (a) Ao ser liberada, a peça sobe, desce ou permanece no mesmo lugar? (b) Se a peça é totalmente imersa em um fluido menos denso e depois liberada, o que acontece?

2 A Fig. 14-21 mostra quatro situações nas quais um líquido vermelho e um líquido cinzento foram colocados em um tubo em forma de U. Em uma dessas situações, os líquidos não podem estar em equilíbrio estático. (a) Que situação é essa? (b) Para as outras três situações, suponha que o equilíbrio é estático. Para cada uma, a massa específica do líquido vermelho é maior, menor ou igual à massa específica do líquido cinzento?

Figura 14-21  Pergunta 2.

3 Um barco com uma âncora a bordo flutua em uma piscina um pouco

mais larga do que o barco. O nível da água sobe, desce ou permanece o mesmo (a) se a âncora é jogada na água e (b) se a âncora é jogada do lado de fora da piscina? (c) O nível da água na piscina sobe, desce ou permanece o mesmo se, em vez disso, uma rolha de cortiça é lançada do barco para a água, onde flutua?

4 A Fig. 14-22 mostra um tanque cheio d’água. Cinco pisos e tetos horizontais estão indicados; todos têm a mesma área e estão situados a uma distância L, 2L ou 3L abaixo do alto do tanque. Ordene-os de acordo com a força que a água exerce sobre eles, começando pela maior.

Figura 14-22  Pergunta 4.

5 O efeito bule. A água derramada lentamente de um bule pode mudar de sentido e escorrer por uma distância considerável por baixo do bico do bule antes de se desprender e cair. (A água é mantida sob o bico pela

pressão atmosférica.) Na Fig. 14-23, na camada de água do lado de dentro do bico, o ponto a está no alto da camada e o ponto b está no fundo da camada; na camada de água do lado de fora do bico, o ponto c está no alto da camada e o ponto d está no fundo da camada. Ordene os quatro pontos de acordo com a pressão manométrica a que a água está sujeita, da mais positiva para a mais negativa.

Figura 14-23  Pergunta 5.

6 A Fig. 14-24 mostra três recipientes iguais, cheios até a borda; patos de brinquedo flutuam em dois deles. Ordene os três conjuntos de acordo com o peso total, em ordem decrescente.

Figura 14-24  Pergunta 6.

7 A Fig. 14-25 mostra quatro tubos nos quais a água escoa suavemente para a direita. Os raios das diferentes partes dos tubos estão indicados. Em qual dos tubos o trabalho total realizado sobre um volume unitário de água que escoa da extremidade esquerda para a extremidade direita (a) é nulo, (b) é positivo e (c) é negativo?

Figura 14-25  Pergunta 7.

8 Um bloco retangular é empurrado para baixo em três líquidos, um de cada vez. O peso aparente P do bloco em função da profundidade h é mostrado ap

na Fig. 14-26 para os três líquidos. Ordene os líquidos de acordo com o peso por unidade de volume, do maior para o menor.

Figura 14-26  Pergunta 8.

9 A água flui suavemente em um cano horizontal. A Fig. 14-27 mostra a energia cinética K de um elemento de água que se move ao longo de um eixo x paralelo ao eixo do cano. Ordene os trechos A, B e C de acordo com o raio do cano, do maior para o menor.