Exercícios Resolvidos de Princípio de Stevin

Halliday, Vol 2, Capítulo 14, 9ª edição, exercício 10, página 80

O tubo de plástico da figura abaixo tem uma seção reta de 5,00   c m 2 . Introduz-se água no tubo até que o lado mais curto (de comprimento d   =   0,800   m ) fique cheio. Em seguida, o lado menor é fechado e mais água é despejada no lado maior. Se a tampa do lado menor é arrancada quando a força a que está submetida excede 9,80   N , que altura da coluna de água do lado maior deixa a tampa na iminência de ser arrancada?

OBS.: use ρ á g u a = 100 0   k g / m 3

Passo 1

Pelo Princípio de Stevin, sabemos que as pressões nos pontos A e B serão iguais:

E podemos relacionar a pressão no ponto B com a equação:

P = ρ á g u a g h

Onde h será a altura da coluna de água acima desse ponto.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Bom, na situação descrita, nós vamos ter uma coluna d’água exercendo uma pressão no lado mais curto, para arrancar a tampa, logo, temos umas força associada a essa pressão. E o enunciado diz que a força na iminência da tampa ser arrancada vale 9,80   N e que o tubo de plástico tem uma seção reta de 5,00   c m 2 = 0,0005   m 2 . A pressão e a força vão se relacionar por:

P = F A = 9,8 0,0005

Agora, usando as duas equações encontradas:

P = ρ á g u a g h = 9,8 0,0005

h = 2   m

Passo 3

Calma calma, ainda não terminou: esse valor de h é a altura a partir do ponto B, lembra? Então, nossa verdadeira altura (do chão) vale:

d + h = 0,8 + 2 = 2,8   m

Agora sim hehe acabamos a questão.

Resposta

A altura da coluna de água vale 2,8   m .

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