Busca de Exercícios - USP - Stevin e Pascal Aprenda a usar!

Considere um mergulhador em um lago de águas calmas. a) Esse mergulhador possui massa de 75 kg e volume corporal de 70 L. Para um mergulho, ele acopla a si um cilindro de ar de 15 kg e volume de 10 L. Estando completamente imersos na água (mergulhador e cilindro), o mergulhador para de nadar. Ele afundará ou subirá até a superfície? Justifique sua resposta. b) Durante um mergulho, o mergulhador consulta seu manômetro de pulso e verifica que a pressão absoluta local é de 2,0 atm. A que profundidade o mergulhador está? c) Finalmente, considere que o mergulhador está no fundo do lago, onde a temperatura da água é de 7C e a pressão é de 2,8 atm. Ele produz uma bolha de ar volume V,, que sobe em direção à superfície. Quando a bolha houver subido até a iminência de atingir a superfície, onde a temperatura da água é 27°C, seu volume será Vo. Determine a razão Vo/V,. Note e adote: A densidade da água é de 1,0 kg/L. Adote como aceleração da gravidade o valor 10 m/s? e como densidade da água o valor 1,0 x 10° kg/m? e utilize 1,0 atm = 1,0 x 10º Pa. Trate o ar na bolha como um gás ideal e suponha que não escape ar da bolha durante a subida.

A conversão de energia mecânica das ondas do mar é uma promissora fonte alternativa de energia limpa, e vários protótipos têm sido A/10 desenvolvidos para este fim. Uma das possíveis aplicações é o uso de câmaras de ar pressurizadas câmara que usem a oscilação das ondas do mar para fazer pressurizada girar o eixo de um dínamo ou de uma turbina, gerando energia elétrica. A Considere o esquema mostrado na figura: uma boia flutua no mar e seu movimento vertical faz mover o pistão 1 de área A que comprime o ar em uma câmara pressurizada a uma pressão Po. A distância máxima entre o pistão 1 e o topo da câmara é L. Um segundo pistão (pistão 2) de área A/10 colocado horizontalmente na lateral superior da câmara é acoplado a um mecanismo que faz girar um dínamo. Considere inicialmente que ambos os pistões são livres para se movimentarem sem atrito e que a pressão e a temperatura do gás no interior da câmara não se alterem significativamente. a) Se as ondas do mar forem ondas perfeitamente harmônicas com velocidade de 3 m/s e a distância entre as cristas for de 5 m, calcule o período de rotação do dinamo. b) Se a amplitude das ondas do mar é h, calcule a distância horizontal máxima d percorrida pelo pistão 2. Considere agora uma situação em que o gerador é desativado, travando-se o pistão 2, de modo que ele não possa se mover. c) Calcule a pressão máxima na câmara considerando que a temperatura do gás em seu interior não varie. Expresse sua resposta em termos da pressão inicial na câmara P,, e de Le h. Note e adote: Considere o gás no interior da câmara como sendo ideal e em equilíbrio termodinâmico em todas as etapas do processo.

Um tanque industrial, cilíndrico, com altura total Ho = 6,0 m, contém em A seu interior água até uma altura ho, a uma temperatura de 27 °C (300 K). [ay ——) O tanque possui um pequeno orifício A e, portanto, está à pressão A atmosférica Po, como esquematizado em |. No procedimento seguinte, Ho h ts o orifício é fechado, sendo o tanque invertido e aquecido até 87ºC (360 K). 9 nd Quando o orifício é reaberto, e mantida a temperatura do tanque, parte A 5 da água escoa, até que as pressões no orifício se equilibrem, restando I n no interior do tanque uma altura hy = 2,0 m de agua, como em Il. Determine a) apressão P,, em N/m?, no interior do tanque, na situação Il. b) a altura inicial ho da água no tanque, em metros, na situação |. Note E ADOTE: Paimostérica= 1 Pa = 1,0 x 10° Nim? p(agua) = 1,0 x 10° kg/m? g =10 m/s?

Para se estimar o valor da pressão atmosférica, Pam, pode ser utilizado um tubo comprido, transparente, fechado em uma extremidade e com um pequeno gargalo na outra. O tubo, aberto e parcialmente cheio de água, deve ser invertido, segurando-se um cartão que feche a abertura do gargalo (Situação |). Em seguida, deve-se mover lentamente o cartão de forma que a água possa escoar, sem que entre ar, coletando-se a água que sai em um recipiente (Situação Il). A água pára de escoar quando a pressão no ponto A, na abertura, for igual à pressão atmosférica externa, devendo-se, então, medir a altura h da água no tubo (Situação III). Em uma experiência desse tipo, foram obtidos os valores, indicados na tabela, para Vo, volume inicial do ar no tubo, AV, volume da água coletada no recipiente e h, altura final da água no tubo. Em Situação | Situação Il Patm vi yee (segurando) (segurando) relação a essa experiência, e considerando a Situação III, Situação III P Vot AV 2 E Valores medidos Vo 500 mL AV 25 mL h 50 cm a) determine a razão R = P/Pam, entre a pressão final P do ar no tubo e a pressão atmosférica; b) escreva a expressão matemática que relaciona, no ponto A, a Patm com a pressão P do ar e a altura h da água dentro do tubo; c) estime, utilizando as expressões obtidas nos itens anteriores, o valor numérico da pressão atmosférica Pam, em Nim?. NOTE E ADOTE: Considere a temperatura constante desconsidere os efeitos da tensão superficial. e