Enunciado

Um gás está contido em um dispositivo vertical pistão-cilindro e sem atrito. O pistão tem massa de 4 kg e uma seção transversal de 35   c m 2 . Urna mala comprimida acima do pistão exerce uma força de 60   N   sobre ele. Se a pressão atmosférica for de 95   k P a , determine a pressão dentro do cilindro.

Passo 1

Bom gente, nesse problema temos um gás em um cilindro e um pistão que é pressurizado por uma mola e pelo peso da pistão. Tudo o que devemos fazer é encontrar a pressão dentro desse cilindro.

Vamos analisar o diagrama de corpo livre do pistão e o equilíbrio que as forças verticais produzem:

Assim, temos:

P A = P a t m A + W + F m o l a

Passo 2

Usando a expressão que encontramos no Passo 1, podemos substituir os dados:

P = 95   k P a + 4   k g × 9,81 m s 2 + 60   N 0,0035   m 2 1   k P a 1000 N m 2

Assim, P = 123,4   k P a .

Resposta

P = 123,4   k P a

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