Centro Educacional da Fundação Salvador Arena - Termomecanica
Aluno: Data: Série: Turma :(PUC-Camp - 2008) Questão 1
O efeito físico que mantém o avião no ar é razoavelmente simples. Trata-se do empuxo, produzido pela interação entre o ar e as superfícies de sustentação (asas). Ao acelerar a máquina e empiná-la para cima, o ar se choca com a asa e é rebatido para baixo. Pelo processo de ação e reação, conhecido desde Isaac Newton, o ar empurrado para baixo produz uma força contrária, empurrando o avião para cima. Um fenômeno mais sutil também gera empuxo nos aviões. Ele é conhecido como efeito Bernoulli, assim chamado por ter sido descrito pela primeira vez pelo matemático suíço Daniel Bernoulli, ao estudar fluidos. Se uma asa tem curvatura mais acentuada em sua porção superior, o ar precisa passar mais rapidamente ali do que por baixo da asa (por ter distância
ligeiramente maior a percorrer), o que faz com que a pressão do ar fique um pouco maior embaixo da asa do que em cima – isso produz empuxo para manter o avião no ar.
(Adaptado de Scientific American Brasil. Ano 5. n. 52. Setembro 2006, São Paulo: Ediouro. p. 92)
Certo avião carregado tem massa 1,2 · 105 kg. Ao acelerar na pista para decolar, a força normal de reação da pista sobre as rodas diminui à medida em que a velocidade aumenta até que, ao se atingir 100 m/s, esse avião deixa o solo. A área da superfície inferior do avião é de 80 m2. Adote g = 10 m/s2. A diferença da pressão do ar entre as partes inferior
e superior do avião no instante de sua decolagem tem valor médio, em pascals, a) 1,5 × 106.
b) 1,5 × 105.
c) 1,5 × 104.
(PUC-RJ - 2008) Questão 2
Um mol de gás ideal, à pressão de 16,6 atm, ocupa uma caixa cúbica cujo volume é de 0,001 m3. Qual a temperatura do gás e a força que o gás exerce sobre a tampa quadrada
da caixa?
(Considere 1,0 atm = 1,0 · 105 Pa, R = 8,3 J/mol K)
a) 100 K e 8,3 · 103 N. b) 100 K e 16,6 · 103 N. c) 166 K e 8,3 · 103 N. d) 200 K e 16,6 · 103 N. e) 200 K e 8,3 · 103 N.
(PUC-RJ - 2008) Questão 3
Uma caixa contendo um tesouro, com massa total de 100 kg e 0,02 m3 de volume, foi
encontrada no fundo do mar.
Qual deve ser a força aplicada para se içar a caixa, enquanto dentro da água, mantendo durante toda a subida a velocidade constante?
(Considere a aceleração da gravidade g =10 m/s2 e a densidade da água ρ = 1,0 · 103
kg/m3) (A) 725 N (B) 750 N (C) 775 N (D) 800 N (E) 825 N
(PUC-RJ - 2009) Questão 4
Um bloco de massa m = 9000 kg é colocado sobre um elevador hidráulico como mostra a figura. A razão entre o diâmetro do pistão (dP) que segura a base do elevador e o diâmetro
(dF) onde deve-se aplicar a força F é de dP / dF = 30. Encontre a força necessária para se
levantar o bloco com velocidade constante. Considere g = 10 m/s2 e despreze os atritos.
(A) 100 N (B) 300 N (C) 600 N (D) 900 N (E) 1000 N
(PUC-RJ - 2009) Questão 5
Um balão de festa de aniversário de massa m = 10 g está cheio de gás. Sabendo-se que as densidades do ar e do gás são ρar = 1,3 g/cm3 e ρgás = 0,3 g/cm3, determine o volume de
gás contido no balão para que o mesmo possa flutuar.
(A) 0,01 cm3
(B) 0,1 cm3
(E) 100 cm3
(PUC-RJ - 2010) Questão 6
Um nadador flutua com 5% de seu volume fora d’água. Dado que a densidade da água é de 1,00 × 103 kg/m3, a densidade média do nadador é de:
(A) 0,50 × 103 kg/m3 (B) 0,95 × 103 kg/m3 (C) 1,05 × 103 kg/m3 (D) 0,80 × 103 kg/m3 (E) 1,50 × 103 kg/m3
(PUC-RJ - 2010) Questão 7
Um avião utilizado na ponte aérea entre Rio e São Paulo é capaz de voar horizontalmente com uma carga máxima de 62.823,0 kg. Sabendo que a área somada de suas asas é de 105,4 m2 é correto afirmar que a diferença de pressão nas asas da aeronave, que promove
a sustentação durante o voo, é de: (Considere g = 10,0 m/s2)
(A) 2.980,2 Pa. (B) 5.960,4 Pa. (C) 6.282,3 Pa. (D) 11.920,8 Pa. (E) 12.564,6 Pa.
(PUC-RJ - 2010) Questão 8
Uma quantidade de gás passa da temperatura de 27oC = 300K a 227oC = 500K, por um
processo a pressão constante (isobárico) igual a 1 atm = 1,0 × 105 Pa.
a) Calcule o volume inicial, sabendo que a massa de gás afetada foi de 60 kg e a densidade do gás é de 1,2 kg/m3.
b) Calcule o volume final e indique se o gás sofreu expansão ou contração. c) Calcule o trabalho realizado pelo gás.
A unidade SI de densidade é o kg/m3, e a de massa é o kg. Dado que um corpo possui um
volume de 0,0015 m3 e densidade 5,0 g/cm3, determine sua massa:
(A) 75,0 kg. (B) 7,5 g. (C) 3,0 g. (D) 3,0 kg. (E) 7,5 kg.
(FGV-RJ - 2008) Questão 10
Um objeto cujo peso é 150,0 N e massa específica 1,5 kg/L está completamente submerso em um frasco contendo dois fluidos que não se misturam (imiscíveis). Considere que L representa litro(s) e, para fins de cálculos, o valor da aceleração da gravidade terrestre como g = 10,0 m/ . Se as massas específicas dos fluidos são 1,0 kg/L e 2,0 kg/L, respectivamente, o volume do objeto que estará submerso no fluido mais denso vale:
A 3,0 L B 4,0 L C 3,3 L D 2,5 L E 5,0 L
(FGV-SP - 2010) Questão 11
Quando você coloca um ovo de galinha dentro de um recipiente contendo água doce, observa que o ovo vai para o fundo, lá permanecendo submerso. Quando, entretanto, você coloca o mesmo ovo dentro do mesmo recipiente agora contendo água saturada de sal de cozinha, o ovo flutua parcialmente. Se, a partir dessa última situação, você colocar suavemente, sem agitação, água doce sobre a água salgada, evitando que as águas se misturem, o ovo, que antes flutuava parcialmente, ficará completamente submerso, porém, sem tocar o fundo.
Com respeito a essa última situação, analise:
I. A densidade da água salgada é maior que a do ovo que, por sua vez, tem densidade menor que a da água doce.
II. O empuxo exercido sobre o ovo é uma força que se iguala, em módulo, ao peso do volume de água doce e salgada que o ovo desloca.
III. A pressão atmosférica afeta diretamente o experimento, de tal forma que, quando a pressão atmosférica aumenta, mesmo que a água se comporte como um fluido ideal, o ovo tende a ficar mais próximo do fundo do recipiente.
É correto o contido em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.
(FGV-SP - 2010) Questão 12
(Adaptado) Todo carrinho de churros possui um acessório peculiar que serve para injetar doce de leite nos churros. Nele, a força sobre um êmbolo, transmitida por alavancas, empurra o recheio para dentro do churro.
Em cada lado do recheador, há duas alavancas unidas por um pivô, uma delas, reta e horizontal, e a outra, parte vertical e parte transversal. A alavanca maior encontra na base do aparelho outro pivô e, na outra extremidade, um manete, onde é aplicada a força. A alavanca menor se conecta à extremidade do êmbolo que está em contato com o doce de leite, pronta para aplicar, no início do processo, uma força horizontal.
Mas o vendedor não estava tendo sucesso. Apesar de ele acionar o recheador, o doce de leite não saía mesmo! Nem podia, uma vez que uma pequena tampa ainda obstruía a saída do doce.
Não percebendo a presença da tampa, o vendedor, já irritado, começou a aplicar sobre o manete uma força gradativamente maior, que, por sua vez era transmitida ao êmbolo, na mesma direção de seu eixo de simetria. Mesmo assim, a tampa se manteve em seu lugar!
Admitindo que o doce de leite se comporte como um fluido ideal, a relação entre a força resistente da tampa e a força exercida pelo mecanismo sobre o embolo, é
Dados:
diâmetro do êmbolo: 30 mm
área da tampa tocada pelo doce: 9 × × 10–6 m2
(A) 3 × –1 × 10–2. (B) 4 × 10–2. (C) 2 × × 10–2. (D) 1,2 × 10–1. (E) 1,2 × × 10–1.
(Fuvest - 2008) Questão 13
Um recipiente, contendo determinado volume de um líquido, é pesado em uma balança (situação 1). Para testes de qualidade, duas esferas de mesmo diâmetro e densidades diferentes, sustentadas por fios, são sucessivamente colocadas no líquido da situação 1. Uma delas é mais densa que o líquido (situação 2) e a outra menos densa que o líquido (situação 3). Os valores indicados pela balança, nessas três pesagens, são tais que
b) P2 > P3 > P1
c) P2 = P3 > P1
d) P3 > P2 > P1
e) P3 > P2 = P1
(Fuvest - 2008) Questão 14
Para se estimar o valor da pressão atmosférica, Patm, pode ser utilizado um tubo comprido,
transparente, fechado em uma extremidade e com um pequeno gargalo na outra. O tubo, aberto e parcialmente cheio de água, deve ser invertido, segurando-se um cartão que feche a abertura do gargalo (Situação I). Em seguida, deve-se mover lentamente o cartão de forma que a água possa escoar, sem que entre ar, coletando-se a água que sai em um recipiente (Situação II). A água para de escoar quando a pressão no ponto A, na abertura, for igual à pressão atmosférica externa, devendo-se, então, medir a altura h da água no tubo (Situação III). Em uma experiência desse tipo, foram obtidos os valores, indicados na tabela, para V0, volume inicial do ar no tubo, , volume da água coletada no
recipiente e h, altura final da água no tubo. Em relação a essa experiência, e considerando a Situação III,
a) determine a razão R = P/Patm, entre a pressão final P do ar no tubo e a pressão
atmosférica;
b) escreva a expressão matemática que relaciona, no ponto A, a Patm com a pressão P do
ar e a altura h da água dentro do tubo;
c) estime, utilizando as expressões obtidas nos itens anteriores, o valor numérico da pressão atmosférica Patm, em N/m2.
NOTE E ADOTE: Considere a temperatura constante e desconsidere os efeitos de tensão superficial.
Um grande cilindro, com ar inicialmente à pressão P1 e temperatura ambiente ( T1 = 300 K), quando aquecido, pode provocar a elevação de uma plataforma A, que funciona como um pistão, até uma posição mais alta. Tal processo exemplifica a transformação de calor em trabalho, que ocorre nas máquinas térmicas, à pressão constante. Em uma dessas situações, o ar contido em um cilindro, cuja área da base S é igual a 0,16 m2 , sustenta
uma plataforma de massa MA = 160 kg a uma altura H1 = 4,0 m do chão (situação I). Ao ser aquecido, a partir da queima de um combustível, o ar passa a uma temperatura T2, expandindo-se e empurrando a plataforma até uma nova altura H2 = 6,0 m (situação II). Para verificar em que medida esse é um processo eficiente, estime:
a) A pressão P1 do ar dentro do cilindro, em pascals, durante a operação.
b) A temperatura T2 do ar no cilindro, em kelvins, na situação II.
c) A eficiência do processo, indicada pela razão , onde é a variação da energia potencial da plataforma, quando ela se desloca da altura H1 para a altura H2, e Q,
a quantidade de calor recebida pelo ar do cilindro durante o aquecimento.
NOTE E ADOTE:
PV = nRT; Patmosférica = P0 = 1,00 · 105Pa; 1 Pa = 1 N/m2
Calor específico do ar à pressão constante Cp ≈ 1,0 · 103 J/(kg · K)
Densidade do ar a 300K ≈ 1,1 kg/m3
(Fuvest - 2010) Questão 16
Um balão de ar quente é constituído de um envelope (parte inflável), cesta para três passageiros, queimador e tanque de gás. A massa total do balão, com três passageiros e com o envelope vazio, é de 400 kg. O envelope totalmente inflado tem um volume de 1500 m3.
a) Que massa de ar M1 caberia no interior do envelope, se totalmente inflado, com pressão
igual à pressão atmosférica local (Patm) e temperatura T = 27 oC?
b) Qual a massa total de ar M2, no interior do envelope, após este ser totalmente inflado
c) Qual a aceleração do balão, com os passageiros, ao ser lançado nas condições dadas no item b) quando a temperatura externa é T = 27 oC ?
Note e adote:
Densidade do ar a 27 oC e à pressão atmosférica local = 1,2 kg/m3.
Aceleração da gravidade na Terra, g = 10 m/s2.
Considere todas as operações realizadas ao nível do mar. Despreze o empuxo acarretado pelas partes sólidas do balão. T (K) = T (oC) + 273
(UEM - 2008) Questão 17
Assinale a alternativa cujo gráfico representa a pressão efetiva (pressão manométrica) em função da profundidade de um ponto, exercida por uma coluna de água, em repouso,
(UEM - 2009) Questão 18
Um béquer é preenchido com 1,0 kg de água até o volume de 1,0 litro. Considere o valor da pressão atmosférica 1,01 × 105 Pa e g = 9,8 m/s2. Assinale a(s) alternativa(s)
correta(s).
01) A pressão em um ponto p situado 5,0 cm abaixo da superfície do líquido é, aproximadamente, 1,01 × 105 Pa.
02) Se colocarmos uma pedra de gelo de 1,0 cm3 e densidade 0,58 g/cm3 no interior do
béquer, ela afundará.
04) Se colocarmos uma pedra de gelo de 1,0 cm3 e densidade 0,58 g/cm3 no interior do
béquer, ela estará sujeita a um empuxo de 10,5 × 10−1 N.
08) Se colocarmos uma pedra de gelo de 1,0 cm3 e densidade 0,58 g/cm3 no interior do
béquer, o volume de líquido deslocado será 0,35 cm3.
16) Se aquecermos o líquido no interior do béquer à temperatura de 50,0 ºC, sua densidade diminuirá e seu volume aumentará.
(UEM - 2010) Questão 19
Uma garrafa de paredes rígidas, depois de aberta, está parcialmente cheia com um refrigerante qualquer. Baseado nessa informação, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
01) Se a garrafa, depois de aberta, for hermeticamente fechada, as bolhas de gás formadas no líquido migram para a superfície.
02) Se a garrafa continuar aberta, as bolhas de gás formadas no líquido aumentam de volume, à medida que se aproximam da superfície.
04) Se a garrafa continuar aberta, as bolhas de gás formadas no líquido migram para a superfície, pois o empuxo é maior que o peso da bolha.
08) Se a garrafa continuar aberta, a pressão do gás dentro da bolha formada no líquido é maior que a pressão atmosférica.
16) Se depois de aberta, for feito vácuo na garrafa, as bolhas formadas no líquido não migram para a superfície do líquido.
(UEM - 2010) Questão 20
A figura a seguir representa um tubo aberto para a atmosfera, contendo dois líquidos A e B, cujas densidades são respectivamente ρA e ρB. O líquido A ocupa as extremidades
livres do tubo, enquanto o líquido B ocupa o centro. As pressões nas superfícies dos líquidos são P1, P2, P3, P4, P5 e P6.
Em relação às condições mostradas na figura, é correto afirmar que 01) P2 = P5. 02) P3 = P6. 04) P2 > P1. 08) P4 = P5. 16) ρA = ρB.
(Uerj - 2008) Questão 21
Uma balsa, cuja forma é um paralelepípedo retângulo, flutua em um lago de água doce. A base de seu casco, cujas dimensões são iguais a 20 m de comprimento e 5 m de largura, está paralela à superfície livre da água e submersa a uma distância d0 dessa superfície.
Admita que a balsa é carregada com 10 automóveis, cada um pesando 1.200 kg, de modo que a base do casco permaneça paralela à superfície livre da água, mas submersa a uma distância d dessa superfície.
Se a densidade da água é 1,0 ×103 kg/m3, a variação (d – d
(A) 2 (B) 6 (C) 12 (D) 24
(Uerj - 2009) Questão 22
Uma fração do volume emerso de um iceberg é subitamente removida.
Após um novo estado de equilíbrio, os valores finais da densidade e do volume submerso do iceberg, d2 e V2, apresentam, respectivamente, as seguintes relações com os valores
iniciais d1 e V1: (A) d2 > d1 e V2 < V1 (B) d2 = d1 e V2 = V1 (C) d2 = d1 e V2 < V1 (D) d2 < d1 e V2 > V1
(Uerj - 2010) Questão 23
A maior profundidade de um determinado lago de água doce, situado ao nível do mar, é igual a 10,0 m.
A pressão da água, em atmosferas, na parte mais funda desse lago, é de cerca de: (A) 1,0
(B) 2,0 (C) 3,0 (D) 4,0
