- Defina fluido e explique por que líquidos e gases são classificados como fluidos, enquanto sólidos não.
- Um reservatório contém
de água. Determine:
a) a massa da água;
b) o peso da água.
(Dados:
)
- O peso específico de um fluido é
. Determine sua massa específica.
- Dois líquidos A e B possuem massas específicas de
e
, respectivamente.
a) Qual deles é mais denso?
b) Em um mesmo campo gravitacional, qual apresenta maior peso específico? Justifique.
a) a massa da água;
b) o peso da água.
(Dados:
a) Qual deles é mais denso?
b) Em um mesmo campo gravitacional, qual apresenta maior peso específico? Justifique.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e quais dados foram fornecidos.
- Pergunta 1: Definir o que é um fluido e explicar por que líquidos e gases são classificados como fluidos, enquanto sólidos não.
- Pergunta 2: Um reservatório contém
de água. Determinar: - (a) a massa da água;
- (b) o peso da água.
Dados fornecidos para este item:e .
- Pergunta 3: O peso específico de um fluido é
. Determinar a sua massa específica. - Pergunta 4: Dois líquidos A e B têm massas específicas
e . Pergunta: - (a) Qual deles é mais denso?
- (b) Em um mesmo campo gravitacional, qual apresenta maior peso específico? Justificar.
Dados numéricos recolhidos do enunciado:
-
(item 2); -
e (item 2); -
(item 3); -
, (item 4).
Passo 2
Conceito de fluido — explicação didática e informal.
- Definição essencial: um fluido é uma substância que não oferece resistência ao cisalhamento estático: sob a ação de uma força de cisalhamento não nula, ele continua a se deformar enquanto a força for aplicada. Em linguagem mais simples: um fluido “escorre” quando submetido a uma força tangencial.
- O que isso significa em prática:
- Quando se aplica uma força tangencial (força paralela à superfície) num sólido, ele pode deformar, mas depois tende a parar (deformação elástica ou plástica) — existe uma forma estável que resiste à força; ou seja, um sólido sustenta uma tensão de cisalhamento em equilíbrio.
- Num fluido (líquido ou gás), uma tensão de cisalhamento produz deformação contínua — o fluido sofre escoamento. Não existe uma tensão de cisalhamento “em repouso” que mantenha uma forma definida.
- Diferença entre líquidos e gases:
- Ambos são fluidos porque escoam sob cisalhamento.
- Líquidos são praticamente incompressíveis: pequenas variações de pressão produzem pequenas variações de densidade.
- Gases são compressíveis: pressão e densidade variam de forma significativa.
- Por isso sólidos não são fluidos: eles têm rigidez suficiente para suportar tensões de corte sem escoar continuamente; líquidos e gases não têm essa rigidez e fluem.
- Exemplos simples e intuitivos: pressão de mão numa bola de borracha (sólido elástico) vs. empurrar a água numa bacia (a água escorre).
Passo 3
Cálculo da massa da água do reservatório — explicação da fórmula e unidades.
- Fórmula usada: a massa
de um fluido homogêneo é dada por
onde:
-
é a massa específica (ou densidade) em , -
é o volume em , -
resulta em . -
Substituindo os valores fornecidos:
- Observação de unidades:
, por isso a fórmula é coerente.
Passo 4
Cálculo do peso da água — definição e cálculo passo a passo.
- Definição: o peso
é a força gravitacional sobre a massa e é dado por
onde:
-
é a massa em , -
é a aceleração da gravidade em , -
tem unidade (newton). -
Já temos
e . Então:
- Conversão para quilonewtons (opcional, muitas vezes útil):
, portanto
Passo 5
Relação entre peso específico e massa específica — definição e cálculo (item 3).
- Definição: o peso específico
é o peso por unidade de volume, isto é
Como
, segue que
As unidades de
são
(ou
).
- Para encontrar a massa específica a partir do peso específico usamos
- Dados:
e . Então:
- Observação de unidades:
, coerente.
Passo 6
Comparação de densidades e peso específico (item 4).
- (a) Densidade é massa por unidade de volume; comparar
e . Claramente . Portanto o líquido B é mais denso. - (b) Peso específico
. Em um mesmo campo gravitacional é a mesma para ambos, logo o líquido com maior tem maior . Como , tem-se . Para ilustrar numericamente:
Logo, B apresenta maior peso específico.
Passo 7
Resumo rápido e dica para prova (didática prática):
- Fórmulas essenciais a decorar/tomar como referência:
- Unidade-chave: densidade
em ; peso em ; peso específico em (ou ). - Na prova: escreva sempre as unidades, faça a conversão de
para quando necessário, e verifique dimensões (por ex.: deve dar ).
Resposta
- Um fluido é uma substância que se deforma continuamente sob a ação de uma tensão de cisalhamento; líquidos e gases são classificados como fluidos porque escoam quando submetidos a tensões tangenciais (não mantêm forma fixa), enquanto sólidos resistem a tensões de cisalhamento e não escoam continuamente.
2a)
2b) -
4a) O líquido B () é mais denso.
4b) Em mesmo, B tem maior peso específico (pois , logo ).