Física Geral II – FIS052 – EAD
Semana 13: Aulas 25 e 26
Professor: Adhimar Flávio Oliveira 18 de Novembro de 2014
Conteúdo
1 Instruções 1
1.1 Biblioteca Virtual . . . 1 1.2 Atividades . . . 2
2 Princípio de Arquimedes 2
3 Fluido Ideal 3
4 A equação da continuidade 3
5 Exercícios 4
6 Questões 4
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Instruções
1.1 Biblioteca Virtual
Em nossa disciplina vamos utilizar a Biblioteca Virtual da Unifei. Para acessá-la vocês devem:
1. acessar o link: https://unifei.bv3.digitalpages.com.br
2. em login digite sua matrícula,
3. e na senha digite sua data de nascimento no formato ddmmaa
Caso tenha problema para acessar a biblioteca utilize o botão con-tato presente na parte superior da página.
1.2 Atividades
1. Acessar a Biblioteca Virtual da Unifei, no livro texto Young, H.D. e Freedman, R. A., Física I e II, Editora Addison Wesley, 12a edição, São Paulo, SP, 2008.
2. Estudar as seções 14.3 Empuxo (entre as páginas 79 e 81) e 14.4 Esco-amento de um fluido (entre as páginas 82 e 83). É muito importante refazer e entender os exemplos.
3. Resolver os exercícios e questões apresentados nas seções 5 e 6 deste texto.
4. Postar na ferramenta Portfólio em Portfólios Individuais aos exercícios e questões pedidos no item 3, compartilhando apenas com os Forma-dores. Não esqueça de associar a atividade a avalição da Semana.
Em caso de dúvidas utilize a ferramenta Correio ou o Fórum Dúvidas e Su-gestões.
Para auxiliar no estudo, no texto a seguir é apresentado um re-sumo sobre o tema abordado no livro texto.
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Princípio de Arquimedes
Quando um corpo está total ou parcialmente submerso em um fluido uma força de empuxoF~E exercida pelo fluido age sobre o corpo, Figura abaixo.
Figura 1: Ilustração do princípio de Arquimedes
A força é dirigida para cima e tem um módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
FE =mfg (1)
em queFE é o módulo da força de empuxo e mf é a massa de fluido
deslo-cada.
Exemplo: Uma âncora de ferro de massa específica 7870 kg/m3 parece
ser 200 N mais leve na água que no ar. (a) Qual é o volume da âncora? (b) Quanto ela pesa no ar? (Dados: ρH2O≃1000kg/m
3
ρar ≃1kg/m3)
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Fluido Ideal
Para nosso estudo vamos considera um fluido ideal com as seguintes carac-terísticas:
• Escoamento laminar: A velocidade do fluido em qualquer ponto
fixo não varia.
• Escoamento incompressível: sua massa específica tem valor
cons-tante
• Escoamento não viscoso: o fluido não apresenta resistência ao
es-coamento.
• Escoamento irrotacional: não fira em torno de um eixo.
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A equação da continuidade
Considere o tubo ilustrado na Figura abaixo em que o fluido se desloca da esquerda para a direita.
Figura 2: Ilustração de um fluido se deslocando em um tubo.
O tubo tem seção transversalA1 eA2 e velocidadesv1 ev2. A massa de
fluido que cruza a áreaA1 no intervalo ∆té
∆m1 =ρ∆v1 =ρ(A1v1∆t), (2)
como não existe fonte ou sorvedouros a massa de fluido que atravessa A1
atravessaráA2
∆m2 =ρ∆v2 =ρ(A2v2∆t), (3)
ou ainda,
∆m1 = ∆m2 (4)
A1v1 = A2v2 (5)
Exemplo: Uma mangueira de jardim com diâmetro interno de 1,9 cm
está ligada a um borrifador (estacionário) que consiste apenas em um recipi-ente com 24 furos de 0,13 cm de diâmetro. Se a água circula na mangueira com uma velocidade de 0,91 m/s, com que velocidade deixa os furos do borrifador?
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Exercícios
1. Um bloco de gelo flutua sobre um lago de água doce. Qual deve ser o valume mínimo do bloco para que uma mulher de 45,0 kg possa ficar em pé sobre o bloco sem molhar os pés? (0,562 m3)
2. Uma rocha é suspensa por uma corda leve. Quando a rocha está no ar, a tensão na corda é 39,2 N. Quando a rocha está totalmente imersa na água, a tensão é 28,4 N. Quando a rocha está totamente imersa em um líquido desconhecido, a tensão é 18,6 N. Qual é a densidade do líquido desconhecido? (1,91×103kg/m3)
3. A água corre para dentro de uma fonte, enchendo todos os tubos, a uma taxa constante de 0,750 m3/s. (a) Com que velocidade a água
jorraria de um buraco de 4,50 cm de diâmetro? b) Com que velocidade ela jorraria se o diâmetro do buraco fosse três vezes maior? (472 m/s e 52,4 m/s)
4. Uma cabeça de chuveiro possui 20 aberturas circulares, cada uma com raio de 1,0 mm. A cabeça de chuveiro é conectada a um cano de raio igual a 0,80 cm. Se a velocidade da água no cano é 3,0 m/s, qual é a sua velocidade ao sair pelas aberturas da cabeça? (9,6 m/s)
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Questões
1. Explique o que ocorre com a pressão e a velocidade da água que sai por uma mangueira ao "apertar a ponta"da mangueira.
