Hidroestática
Simulado com 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Hidroestática com questões de Vestibulares.
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1. (Unimep-SP) Uma esfera oca de ferro possui uma massa de 760 g e um volume total de 760 cm³. O volume da parte oca é de 660 cm³. Assim sendo, a massa específica do ferro é igual a:
- 1 g/cm³
- 6,6 g/cm³
- 7,6 g/cm³
- 1,15 g/cm³
- 5,5 g/cm³
Resposta: C
Resolução:
2. (UFPA) Do trapiche da vila do Mosqueiro, Maria observou um caboclo pescando em uma canoa. A explicação para o fato de a canoa flutuar é que o empuxo recebido pela canoa é:
- igual ao volume deslocado
- igual ao peso da canoa
- maior que o peso da canoa
- menor que o peso da canoa
- igual ao dobro do peso da canoa
Resposta: B
Resolução: Segundo o princípio de Arquimedes, um corpo imerso em um fluido (neste caso, a canoa na água) recebe uma força de empuxo igual ao peso do fluido deslocado. Para que a canoa flutue em equilíbrio, o empuxo deve ser igual ao peso total da canoa (incluindo qualquer carga que ela esteja carregando, como o pescador e os equipamentos).
3. (UFSM-RS) Na superfície da Terra, um certo corpo flutua dentro de um recipiente com um líquido incompressível. Se esse sistema for levado à Lua, onde a aceleração gravitacional é menor, o corpo:
- submerge, atingindo o fundo do recipiente
- flutua, porém com uma porção maior submersa
- flutua com a mesma porção submersa
- flutua, porém com uma porção menor submersa
- submerge completamente, mas sem atingir o fundo do recipiente
Resposta: B
Resolução: Quando um corpo flutua em um líquido, ele desloca um volume de líquido cujo peso é igual ao peso do corpo. Na Terra, a força de empuxo necessária para equilibrar o peso do corpo é maior devido à maior aceleração gravitacional.
Na Lua, a gravidade é menor (aproximadamente 1/6 da gravidade da Terra). Portanto, o peso do corpo na Lua será menor do que na Terra. Entretanto, o empuxo, que depende do volume de líquido deslocado e da gravidade, também será menor.
Para que o corpo flutue na Lua, ele precisará deslocar um volume maior de líquido para que o empuxo seja suficiente para equilibrar seu peso. Por isso, o corpo flutua, porém com uma porção maior submersa.
4. (Cesupa-PA) Para preparar um remédio, um farmacêutico necessita de 32 g de uma solução líquida. Como sua balança está avariada, ele verifica em uma tabela que a densidade da solução é 0,8 g/cm³ e, recorrendo a um simples cálculo, conclui que os 32 g da solução poderiam ser obtidos medindo-se um volume de…
- 40 cm³
- 32 cm³
- 16 cm³
- 8 cm³
- 4 cm³
Resposta: A
Resolução: A densidade p de uma substância é dada pela relação entre a massa (m) e o volume (V): p=m/v
Para encontrar o volume, podemos rearranjar a fórmula: V = m/p
Substituindo os valores fornecidos na questão:
V = 32g/0,8/cm³
V = 32g/0,8
V = 40cm³
5. (UFPI) Um objeto, quando completamente mergulhado na água, tem um peso aparente igual a três quartos de seu peso real. O número de vezes que a densidade média desse objeto é maior que a densidade da água é:
- 4
- 2
- 1
Resposta: C
Resolução:
6. (Cefet-PR) Considere as afirmações sobre eventos mecânicos
I – Descontando o atrito caixote/piso é tão fácil arrastar um caixote de 30 kg na Terra quanto na Lua.
II – Um cubo maciço de ferro exerce, em sua base de apoio, uma pressão p. Dobrando-se suas dimensões, a pressão ficará igual a 2p.
III – A pressão exercida por um líquido em repouso no fundo do recipiente que o contém, é independente do tipo de líquido considerado.
- somente I
- somente I e II
- somente II
- somente II e III
- I, II e III
Resposta: C
Resolução:
Afirmação I: Descontando o atrito, é tão fácil arrastar um caixote de 30 kg na Terra quanto na Lua.
Incorreta. O caixote pesa menos na Lua devido à menor gravidade, então é mais fácil arrastá-lo lá do que na Terra.
Afirmação II: Um cubo maciço de ferro exerce, em sua base de apoio, uma pressão 𝑝. Dobrando-se suas dimensões, a pressão ficará igual a 2𝑝.
Incorreta. A pressão é definida como a força dividida pela área. Se as dimensões do cubo são dobradas, o volume e a massa aumentam em 2³=8 vezes, enquanto a área da base aumenta em 2²=4 vezes. Isso faz com que a pressão seja duplicada, tornando a afirmação incorreta.
Afirmação III: A pressão exercida por um líquido em repouso no fundo do recipiente que o contém é independente do tipo de líquido considerado.
Correta. A pressão no fundo de um recipiente depende da profundidade e da densidade do líquido, não apenas do tipo de líquido.
7. (PUC-SP) Uma prancha de isopor, de densidade 0,20 g/cm³, tem 10 cm de espessura. Um menino de massa 50 kg equilibra-se de pé sobre a prancha colocada numa piscina, de tal modo que a superfície superior da prancha fique aflorando à linha d’água. Adotando densidade da água = 1,0 g/cm³ e g = 10 m/s2, a área da base da prancha é, em metros quadrados, de aproximadamente:
- 0,4
- 0,6
- 0,8
- 1,2
- 1,6
Resposta: B
Resolução: 1. Primeiro, determinamos o volume da prancha de isopor. Como a densidade do isopor é 0,20 g/cm³, ou 200 kg/m³, e a prancha tem 10 cm de espessura (ou 0,1 m), precisamos encontrar a área da base A da prancha. Suponha que o volume da prancha seja V .
2. O volume da prancha é dado por:
V = A . 0,1 m
3. A prancha está equilibrada na água com o menino sobre ela, então a força de empuxo E é igual ao peso combinado do menino e da prancha. A força de empuxo é dada pela fórmula:
E = P água . Vsubmerso . g
4. O peso do menino e da prancha é dado por:
P = menino + prancha) . g
5. O volume submerso da prancha é igual ao volume total da prancha, pois a superfície superior está aflorando à linha d’água.
6. Sabemos que a densidade da água é 1,0 g/cm³, ou 1000 kg/m³. A densidade do isopor é 0,20 g/cm³, ou 200 kg/m³.
7. O peso do menino é: Pmenino = 50 kg . 10 m/s² = 500 N
8. O peso da prancha é:
Pmenino = P isopor . V . g
Pmenino = 200 kg/m³ . A . 0,1m . 10 m/s²
Pmenino = 200 . A . 1 = 200 . A N
9. A força de empuxo é:
E = Págua . V . g
E = 1000 kg/m³ . A . 0,1m . 10 m/s²
E = 1000 . A . 1 = 1000 . A N
10. Como a prancha está em equilíbrio:
E = P
1000 . A = 500 + 200 . A
1000 . A - 200 . A = 500
800 . A = 500
A = 500/800
A ≈0,625m²
8. (UFRJ) Um bloco de gelo em forma de paralelepípedo, com altura h, flutua na água do mar. Sabendo que as bases do bloco permanecem horizontais, que 15 cm de sua altura estão emersos e que as densidades do gelo e do líquido são respectivamente 0,90 e 1,03, em relação à água, o valor de h é:
- 62 cm
- 85 cm
- 119 cm
- 133 cm
- n.d.a
Resposta: C
Resolução: Para entender por quê, consideremos o princípio de Arquimedes que diz que a força de empuxo que atua em um corpo submerso é igual ao peso do fluido deslocado por ele. Como o bloco de gelo está flutuando, a força de empuxo é igual ao peso do bloco de gelo. Isso implica que o volume submerso do bloco de gelo multiplicado pela densidade da água salgada deve ser igual ao volume total do bloco de gelo multiplicado pela densidade do gelo.
Então, seja V o volume total do bloco de gelo e Vimerso o volume submerso. Temos a relação:
Vimerso . água salgada = V . gelo
Sabendo que 15 cm do bloco estão emersos, podemos expressar o volume total e o volume submerso em função da altura h :
V = A . h
Vimerso = A . (h - 15 cm)
Onde A é a área da base do bloco. Usando as densidades fornecidas, temos:
A . (h - 15) . 1,03 = A . h . 0,90
Simplificando a expressão:
(h - 15) . 1,03 = h . 0,90
1,03h - 15,45 = 0,90h
1,03h - 0,90h = 15,45
0,13h = 15,45
h = 15,45/0,13
h ≈ 119 cm
9. (PUC) Estudando a pressão em fluidos, vêse que a variação da pressão nas águas do mar é proporcional à profundidade h. No entanto, a variação da pressão atmosférica quando se sobe a montanhas elevadas, não é exatamente proporcional à altura. Isto se deve ao seguinte fato:
- A aceleração gravitacional varia mais na água que no ar.
- A aceleração gravitacional varia mais no ar que na água.
- O ar possui baixa densidade.
- O ar possui baixa viscosidade.
- O ar é compressível
Resposta: E
Resolução: Isso se deve ao fato de que o ar, ao contrário da água, é um fluido compressível. À medida que se sobe em altitude, a densidade do ar diminui e, consequentemente, a pressão atmosférica também diminui, mas não de forma linear. Por isso, a variação da pressão atmosférica em grandes altitudes não é proporcional à altura, diferente do que ocorre na variação da pressão em fluidos incompressíveis como a água, onde a variação de pressão é diretamente proporcional à profundidade.
10. (EFOA-MG) Um balão de volume constante e massa m eleva-se na atmosfera. Sabendo-se que a densidade do ar atmosférico diminui com o aumento da altura e desconsiderando os efeitos da variação da temperatura e movimento do ar atmosférico, pode-se afirmar que:
- O balão subirá, mantendo-se em torno de uma altura onde o empuxo sobre ele é igual ao seu peso.
- O balão subirá indefinidamente até escapar da atmosfera terrestre, em razão do aumento do empuxo sobre ele à medida que sobe
- O balão subirá até uma determinada altura e voltará a descer até a posição inicial, devido à ação da gravidade.
- O balão subirá até uma determinada altura e voltará a descer até a posição inicial, em razão da variação do empuxo à medida que se move no ar.
- O balão subirá indefinidamente até escapar da atmosfera terrestre, em razão da não variação do empuxo sobre ele à medida que sobe
Resposta: A
Resolução: