O pistão de um arranjo cilindro-pistão vertical contendo um gás tem massa igual a 60 kg e área de seção transversal de
. A pressão atmosférica local é 0,97 bar. Determine a pressão interna do cilindro.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um pistão vertical de massa 60 kg, área da base 0,04 m², e a pressão lá fora (atmosfera) é 0,97 bar. A gente quer achar a pressão interna do gás no cilindro.
Conteúdo: equilíbrio de forças em um pistão (estática dos fluidos) e a ideia de pressão multiplicada pela área. Para resolver, vai rolar a fórmula de equilíbrio de forças (soma das forças = 0) e conversão de unidades (bar → Pa).
Conteúdo: equilíbrio de forças em um pistão (estática dos fluidos) e a ideia de pressão multiplicada pela área. Para resolver, vai rolar a fórmula de equilíbrio de forças (soma das forças = 0) e conversão de unidades (bar → Pa).
Passo 2
Primeiro, faz um “diagrama de forças” mental:
- Pra cima empurra o gás interno com força
. - Pra baixo empurra a atmosfera mais o peso do pistão:
- Força da atmosfera
- Peso do pistão
- Força da atmosfera
Passo 3
Em equilíbrio (nenhuma aceleração) a soma das forças é zero:
Substituindo em termos de pressão e área:
Passo 4
Isolando
:
Passo 5
Agora é só colocar números (usar
e converter
):
Então
Resposta
A pressão interna do cilindro é