- Determine o aumento de pressão em um fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma força de 42 N ao êmbolo da seringa, se esta tem raio de 1,1 cm.
- Três líquidos imiscíveis são despejados em um recipiente cilíndrico. Os volumes e densidades dos líquidos são
e
e
e
. Qual é a força total exercida pelos líquidos sobre o fundo do recipiente? Um litro
(ignore a contribuição da atmosfera).
- A janela de um escritório tem dimensões de
de largura por
de altura. Como resultado da passagem de uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora cai para
, mas a pressão no interior do edifício permanece
. Qual é o módulo da força que empurra a janela para por causa dessa diferença de pressão? (Dica:
).
- Um recipiente hermeticamente fechado e parcialmente evacuado tem uma tampa de
e massa desprezível. Se a força necessária para remover a tampa é 480 N e a pressão atmosférica é
, qual é a pressão do ar no interior do recipiente?
- Calcule a diferença hidrostática entre a pressão arterial no cérebro e no pé de uma pessoa de
de altura. A massa específica do sangue é
.
- Com uma profundidade de
, a fossa das Marianas, no oceano Pacífico, é o lugar mais profundo dos oceanos. Em 1960, Donald Walsh e Jacques Piccard chegaram a fossa das Marinas no batiscafo Trieste. Supondo que a água do mar tem uma massa específica uniforme de
, calcule a pressão hidrostática aproximada (em atmosferas) que o Trieste teve que suportar.
- A profundidade máxima
que um mergulhador pode descer com um snorkel (tubo de respiração) é determinada pela massa específica da água e pelo fato de que os pulmões humanos não funcionam com uma diferença de pressão (entre o interior e o exterior da cavidade torácica) maior que
. Qual é a diferença entre o
da água doce e o da água do Mar Morto (a água natural mais salgada do mundo, com uma massa específica de
)?
- Alguns membros da tripulação tentam escapar de um submarino avariado 100 m abaixo da superfície. Que força deve ser aplicada a uma escotilha de emergência, de
por
, para abri-la para fora nessa profundidade? Suponha que a massa específica da água do oceano é
e que a pressão do ar no interior do submarino é 1 atm.
Passo 1
A questão 1 pede para determinar o aumento de pressão em um fluido dentro de uma seringa quando aplicamos uma força no êmbolo. O conteúdo é pressão mecânica (leis de Pascal) e vamos precisar usar a definição de pressão
junto com a área do êmbolo calculada por
.
Passo 2
Primeiro convertemos o raio para metros:
. Calculamos a área do êmbolo:
Em seguida, aplicamos
Passo 3
A questão 2 envolve três líquidos imiscíveis empilhados num cilindro e pede a força total sobre o fundo. O conteúdo é pressão hidrostática e, como a área da base é a mesma para todos, a força no fundo é simplesmente o peso total dos líquidos:
.
Passo 4
Convertemos volumes para
e densidades para
:
;
;
.
Calculamos as massas e somamos:
Massa total , logo
Calculamos as massas e somamos:
Massa total
Passo 5
A questão 3 trata da força sobre uma janela devido à diferença de pressão interna e externa. Conteúdo:
. Precisamos da área da janela e de converter atm em Pa.
Passo 6
A janela mede
. Convertendo pressões:
Diferença:
Força:
Diferença:
Força:
Passo 7
Na questão 4 temos uma tampa de área conhecida e a força para removê-la, queremos a pressão interna. Conteúdo:
ou
.
Passo 8
Convertendo a área:
Pressão externa
Pressão externa
Passo 9
A questão 5 pede a diferença hidrostática entre cérebro e pé, com
. Dados:
,
.
Passo 10
Aplicando
Passo 11
Na questão 6 queremos a pressão hidrostática na Fossa das Marianas:
. Dados:
Depois convertemos para atm.
Passo 12
Calculamos
Em atmosferas:
Passo 13
A questão 7 pede a profundidade máxima no snorkel, onde
Vamos calcular para água doce e Mar Morto e achar a diferença.
Passo 14
Para água doce (
):
Para água do Mar Morto (
Diferença
Passo 15
Na questão 8 queremos a força para abrir uma escotilha a 100 m de profundidade. Conteúdo: pressão externa é
, diferença para interior e então
.
Passo 16
Calculamos pressão externa:
Diferença
Área da escotilha:
Força: