FÍSICA - Estudo dos fluidos

Nas ciências da natureza os materiais fluidos (mecânica dos fluidos) sempre foram tema de estudo de grandes pensadores e físicos da história como Arquimedes, Torricelli, Stevin e Pascal, entre outros. O termo fluido é utilizado pelo fato de poderem se escoar com grande facilidade, como os materiais líquidos e os gases. Quando colocado em um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato, pois se deforma de maneira contínua ao ser submetido a uma força tangencial a ele.

Um aluno, investigando a utilização dos fluidos e sua aplicação, analisa cinco materiais diferentes com pontos de fusão relacionados na tabela abaixo. Dentre esses materiais, qual seria um fluido na temperatura ambiente (25 °C) para ser trabalhado por esse aluno?

Arquimedes nasceu em 287 a.C., Sicília, e possuía uma grande habilidade para as Ciências. Um dia deparou-se com um problema proposto pelo Rei que, ao encomendar uma coroa de ouro para homenagear uma divindade, suspeitou que o ourives o enganara, não utilizando o ouro que lhe fora enviado, em sua confecção. Para tentar resolver este problema, Arquimedes desenvolve o Princípio que leva o seu nome, no qual conclui que os fluidos exercem uma força chamada empuxo nos objetos nele imersos que pode ser calculado pela seguinte relação  Utilizando a relação citada, determine o empuxo que ocorre com uma barra de ferro total submersa em um recipiente contendo água, sabendo que suas dimensões são de Considere g = 10 m/s² e despreze quaisquer outras forças atuando nesse momento.

Dado: massa específica da água 1 g/cm³ = 1.000 kg/m³

Imagine que um astronauta leve um balão de aniversário para a Lua. Esse balão subirá?

O sistema de freios hidráulicos funciona quando o êmbolo que se encontra abaixo do pé é acionado, sendo aplicada uma força de 1 kgf pelo pé do motorista. O êmbolo possui área de 4 cm² e por um sistema de tubos e pressão consegue produzir uma força maior em um êmbolo de 144 cm². Determine o valor da força produzida no veículo pelo acionamento dos freios.

No estudo da Astronomia existem alguns dados significativos dos planetas, como massa, raio e densidade. Abaixo, a tabela mostra alguns valores desses dados relacionados ao Sistema Solar.

Comparação entre massa, tamanho e densidade dos planetas internos e externos. 

Observação: R_T = 6.378 km e M_T = 5,98 × 10²⁴ kg

Dos planetas listados na tabela, qual possivelmente não afundaria se fosse possível colocá-lo em um recipiente contendo água?

(Dado: densidade da água 1.000 kg/m³)

Considere uma massa de 26 g de glicerina, cujo volume é 20 cm³. A densidade da glicerina em kg/m³ é:

Um experimento muito comum nas feiras de ciências para mostrar a densidade de sólidos e líquidos é acrescentar um ovo cru em um recipiente contendo uma certa quantidade de água que permite avaliar se esse ovo afunda ou sobrenada. Quando a água que está no recipiente é a água pura, o ovo afunda sem problemas. Porém, se acrescentada uma certa quantidade de sal, o ovo começa a subir e chega até mesmo a sobrenadar. Isso acontece também no Mar Morto, no Oriente Médio, onde, devido à grande concentração salina ninguém consegue afundar nas suas águas, tendo diferença na densidade em relação ao corpo humano. Os oceanos têm uma média de 35 gramas de sal por litro de água, enquanto o Mar Morto tem quase 300 gramas.

Dentre as alternativas abaixo, qual explica corretamente o efeito da adição do sal na água em relação à densidade?

A figura abaixo mostra dois blocos idênticos apoiados sobre uma mesa, um horizontalmente e o outro verticalmente. 

Qual dos blocos exerce maior pressão sobre a mesa?

Existe na natureza e em alguns processos do dia a dia substâncias denominadas coloides ou dispersão coloidal. Essas substâncias estão presentes nos produtos industrializados como gel, pasta, cola, gelatina, cerveja e amido, ou processos importantes para a vida, como o sangue e alguns alimentos. São sistemas nos quais um ou mais componentes apresentam pelo menos uma de suas dimensões dentro do intervalo de 1nm a 1µm, ou seja, ela se refere a sistemas contendo tanto moléculas grandes como partículas pequenas.

As propriedades dos coloides dependem fundamentalmente de dois fatores:

- Do tamanho médio das partículas;

- Do fenômeno de absorção, que é a retenção de moléculas e íons na superfície da partícula coloidal.

Por isso, muitos coloides podem ser classificados como fluidos nos quais suas moléculas desenvolvem o Movimento Browniano, ou seja, o movimento aleatório das partículas num fluido como consequência dos choques das moléculas do fluido nas partículas.

Se uma substância, apesar de ser um coloide, for analisada como um fluido, qual das propriedades físicas abaixo pode ser relacionada a essa substância, ou a qualquer outro fluido, para diferenciá-lo de um sólido?

Em uma aula prática de hidrodinâmica, parte da Física que estuda as propriedades e o comportamento dos líquidos e gases em movimento, um grupo de alunos utilizou 5 materiais diferentes (não miscíveis em água) para a determinação de suas densidades em relação à da água. As suas medidas estão relacionadas nos itens a seguir.

Qual (is) dessas substâncias deverá(ão) afundar se colocada(s) em um recipiente com água?

Dado: densidade da água = 1 g/cm³

Substância I – massa: 300 g; volume: 400 cm³

Substância II – massa: 500 g; volume: 600 cm³

Substância III – massa: 200 g; volume: 100 cm³

Substância IV – massa: 50 g; volume: 40 cm³

Um sistema hidráulico utiliza a água em um tubo de formato em U para levantar um objeto bem maior que ele do outro lado, através de um êmbolo circular colocado na superfície do líquido. Sabe-se que o êmbolo que receberá a força tem área circular de 20 cm² e receberá uma força de 100 N. Determine o raio do êmbolo maior para que ele consiga levantar uma força de 3.000 N. 

Um tubo totalmente preenchido com óleo tem uma abertura com o dobro da área da outra abertura (na outra extremidade do tubo). Esse tubo possui dois êmbolos, um em cada abertura. Se for aplicada uma força F_A no êmbolo A de menor área, o módulo da força transmitida ao êmbolo B:

O sangue é um fluido essencial para o corpo humano. Ele precisa percorrer todo o corpo humano utilizando veias e artérias para essa movimentação.

A pressão arterial é a tensão que o sangue exerce contra a superfície das artérias, decorrente do movimento de bombeamento do coração impulsionando em média, cerca de 70 mL de sangue a cada ciclo cardíaco, seu valor está na ordem de 80 mmHg/120 mmHg.

Uma alimentação com muito sal e fritura, obesidade, colesterol alto, fatores genéticos e diabetes, sem deixar de lado o estresse, são fatores que influenciam para o aumento nos valores dessa pressão.

Marque a alternativa correta em relação ao texto acima.

Durante uma brincadeira em sua casa, uma adolescente começa a pingar algumas gotas de água sobre uma moeda e percebe que nessa superfície cabem muito mais gotas de água que ela poderia imaginar. Ao procurar saber o real motivo científico de tantas gotas conseguirem ficar estabilizadas sobre uma superfície tão pequena, ela concluiu que isso ocorre por causa:

A água, substância mais presente em nossas vidas e da qual dependemos para a nossa sobrevivência, possui uma anomalia na sua dilatação entre as temperaturas de 0 °C e 4 °C. Toda substância ao ser aquecida aumenta suas dimensões, tornando-se mais leve; entretanto, quando resfriada diminui suas dimensões, tornando-se mais densas. A água, por outro lado, entre essas duas temperaturas desenvolve uma dilatação invertida, ou seja, reduz suas dimensões ao ser aquecida e aumenta suas dimensões ao ser resfriada.

Essa anomalia explica alguns fenômenos que ocorrem no nosso dia a dia, como o congelamento somente das superfícies dos rios no inverno, refrigerantes estourarem se esquecidos no congelador, entre outros. Mas um dos fenômenos mais interessantes é a formação dos icebergs, pois a água é um dos poucos materiais que, quando no estado sólido, consegue sobrenadar no seu próprio líquido.

Esse fenômeno está relacionado a qual grandeza física da substância?

Em uma piscina olímpica, dois nadadores estão participando de um treinamento quando um deles mergulha a uma profundidade de 500 cm. Outro mergulhador resolve mergulhar atrás do primeiro e afunda até uma profundidade de 10 pés. Determine a diferença entre as pressões sofridas pelo primeiro nadador em relação ao segundo nadador que o seguiu.

(Dados: g = 10 m/s²; densidade da água = 1 g/cm³; 1 pé = 30 cm; 1 atm = 1 × 10⁵ N/m²)

O mergulho realizado com oxigênio considerado o mais profundo do mundo, feito no Mar Vermelho em 2014, atingiu uma profundidade de 332,35 metros.

Determine a pressão total exercida no mergulhador durante esse mergulho.

(Dados: g = 10 m/s², densidade da água = 1.000 kg/m³, pressão atmosférica = 1 atm)

Qual é a diferença de pressão entre os pontos A e B, indicados na figura? (Dados: densidade do líquido d = 1.200 kg/m³ g = 10 m/s²)

Quanto mais alto o local, mais baixa a pressão exercida pelo ar, e o oxigênio tem diminuição proporcional à pressão. No gráfico abaixo estão relacionados alguns valores de pressão e altitude em relação ao nível do mar. Determine o valor da pressão atmosférica exercida sobre um esportista quando participa de campeonatos na cidade de São Paulo (800 m) e na cidade de Bogotá, na Bolívia (3.000 m), aproximadamente.