Rumo ao ENEM

Olá pessoal. Hoje temos 6 questões de Hidrostática. Tente resolver e só depois consulte a resposta. Estudar é uma forma de consolidar a independência!

Borges e Nicolau

Hidrostática

Questão 1:

Um dos problemas ambientais vivenciados pela agricultura hoje em dia é a compactação do solo, devida ao intenso tráfego de máquinas cada vez mais pesadas, reduzindo a produtividade das culturas. Uma das formas de prevenir o problema de compactação do solo é substituir os pneus dos tratores por pneus mais

a) largos, reduzindo a pressão sobre o solo.
b) estreitos, reduzindo a pressão sobre o solo.
c) largos, aumentando a pressão sobre o solo.
d) estreitos, aumentando a pressão sobre o solo.
e) altos, reduzindo a pressão sobre o solo.

Resolução:

A pressão sobre o solo é a razão entre a intensidade da força normal aplicada e a área de contato com o solo.
Para reduzir a pressão, devemos aumentar a área de contato com o solo usando pneus mais largos.

p = F/A

Aumentando-se a área A, a pressão p é reduzida

Resposta: a

Questão 2:

O manual que acompanha uma ducha higiênica informa que a pressão mínima da água para o seu funcionamento apropriado é de 20 kPa. A figura mostra a instalação hidráulica com a caixa d’água e o cano ao qual deve ser conectada a ducha.

O valor da pressão da água na ducha está associado à altura

a) h₁.      b) h₂.      c) h₃.      d) h₄.      e) h₅.

Resolução:

Conforme a lei de Stevin, a diferença de pressão deve ser medida entre o ponto de saída da água e um ponto da superfície livre da água no interior da caixa. Portanto, o valor da pressão da água na ducha está associado à altura h₃.

Resposta: c

Questão 3:

No manual de uma torneira elétrica são fornecidas instruções básicas de instalação para que o produto funcione corretamente:

• Se a torneira for conectada à caixa-d’água domiciliar, a pressão da água na entrada da torneira deve ser no mínimo 18 kPa e no máximo 38 kPa.
• Para pressões da água entre 38 kPa e 75 kPa ou água proveniente diretamente da rede pública, é necessário utilizar o redutor de pressão que acompanha o produto.
• Essa torneira elétrica pode ser instalada em um  prédio ou em uma casa, A densidade da água é 10³ kg/m³ e a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s².

Para que a torneira funcione corretamente, sem o uso do redutor de pressão, quais deverão ser a mínima e a máxima altura entre a torneira e a caixa-d’água?

a) 1,8 m e 3,8 m
b) 1,8 m e 7,5 m
c) 3,8 m e 7,5 m
d) 18 m e 38 m
e) 18 m e 75 m

Resolução:

A pressão exercida por uma coluna líquida  é dada por:

p = d.g.h

Altura mínima:
18.10³ = 10³.10.h => h = 1,8 m

Altura máxima:
38.10³ = 10³.10.h => h = 3,8 m

Resposta: a

Questão 4:

Para realizar um experimento com uma garrafa PET cheia d'água, perfurou-se a lateral da garrafa em três posições a diferentes alturas. Com a garrafa tampada, a água não vazou por nenhum dos orifícios, e, com a garrafa destampada, observou-se o escoamento da água conforme ilustrado na figura.

Como a pressão atmosférica interfere no escoamento da água, nas situações com a garrafa tampada e destampada, respectivamente?

a) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; não muda a velocidade de escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.
b) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; altera a velocidade de escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
c) Impede a entrada de ar, por ser menor que a pressão interna; altera a velocidade de escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
d) Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; regula a velocidade de escoamento, que só depende da pressão atmosférica.
e) Impede a saída de água, por ser menor que a pressão interna; não muda a velocidade de escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.

Resolução:

Com a garrafa tampada a pressão atmosférica (externa) é maior do que a pressão interna em cada furo, que é a pressão da coluna líquida. Deste modo, com a garrafa tampada, a água não vaza por nenhum dos orifícios.

Com a garrafa destampada a pressão atmosférica é menor do que a pressão interna em cada furo, que é a soma da pressão atmosférica com a pressão da coluna líquida, de acordo com a lei de Stevin. Deste modo, com a garrafa destampada, a água vaza pelos orifícios, devido à pressão da coluna de água.

Resposta: a

Questão 5:

Para oferecer acessibilidade aos portadores de dificuldades de locomoção, é utilizado, em ônibus e automóveis, o elevador hidráulico. Nesse dispositivo é usada uma bomba elétrica, para forçar um fluido a passar de uma tubulação estreita para outra mais larga, e dessa forma acionar um pistão que movimenta a plataforma.

Considere um elevador hidráulico cuja área da cabeça do pistão seja cinco vezes maior do que a área da tubulação que sai da bomba. Desprezando o atrito e considerando uma aceleração gravitacional de 10 m/s², deseja-se elevar uma pessoa de 65 kg em uma cadeira de rodas de 15 kg sobre a plataforma de 20 kg.

Qual deve ser a força exercida pelo motor da bomba sobre o fluido, para que o cadeirante seja elevado com velocidade constante?

a) 20 N        b) 100 N        c) 200 N        d) 1000 N        e) 5000 N

Resolução:

Para o elevador hidráulico, de acordo com a Lei de Pascal, podemos escrever:

F₂/A₂ = F₁/A₁

Mas F₂ = Peso total = massa total x g =(65+15+20).10 => F₂ = 1000 N

Sendo A₂ = 5.A₁, vem:

1000/(5.A₁) = F₁/A₁ => F₁ = 200 N

Resposta: c

Questão 6:

Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalhadores teve de remover uma escultura de ferro maciço colocada no fundo de uma piscina vazia. Cinco trabalhadores amarraram cordas à escultura e tentaram puxá-la para cima, sem sucesso.
Se a piscina for preenchida com água, ficará mais fácil para os trabalhadores removerem a escultura, pois a

a) escultura flutuará. Dessa forma, os homens não precisarão fazer força para remover a escultura do fundo.

b) escultura ficará com peso menor. Dessa forma, a intensidade da força necessária para elevar a escultura será menor.

c) água exercerá uma força na escultura proporcional a sua massa, e para cima. Esta força se somará á força que os trabalhadores fazem para anular a ação da força peso da escultura.

d) água exercerá uma força na escultura para baixo, e esta passará a receber uma força ascendente do piso da piscina. Esta força ajudará a anular a ação da força peso na escultura.

e) água exercerá uma força na escultura proporcional ao seu volume, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhadores fazem, podendo resultar em uma força ascendente maior que o peso da escultura.

Resolução:

A água exerce na escultura uma força vertical, de baixo para cima e de intensidade igual ao peso do líquido deslocado. Tal força é denominada empuxo. A intensidade do empuxo é proporcional ao volume de líquido deslocado que é o volume imerso da escultura. O empuxo, deste modo, tornará mais fácil a tarefa dos trabalhadores em erguer a escultura.

Resposta: e