Uma agulha de 3,2 cm de comprimento é colocada delicadamente sobre a água em um béquer
. Se não for muito pesada a agulha não afundará. Qual o máximo peso de agulha que pode ser usada nesta demonstração?
Passo 1
Vamos lá! Você tem uma agulha de 3,2 cm de comprimento colocada delicadamente sobre a água em um béquer onde a tensão superficial da água é
. Queremos descobrir qual é o peso máximo que essa agulha pode ter sem afundar. Para resolver isso, vamos usar conceitos de tensão superficial e força de coesão que mantém a agulha na superfície da água.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é tensão superficial. A tensão superficial é uma força que atua na superfície de um líquido, fazendo com que ele se comporte como uma membrana esticada. No caso da água, essa força ajuda a agulha a ficar apoiada sem afundar.
Passo 3
A força de tensão superficial (
) que atua na agulha pode ser calculada usando a fórmula:
Aqui:
-
é a tensão superficial da água ( ). -
é o comprimento da agulha. Como a agulha tem 3,2 cm, precisamos converter para metros: .
Passo 4
Substituindo os valores na fórmula:
Vamos fazer as contas:
Passo 5
Essa força de tensão superficial (
) é o máximo peso que a agulha pode ter para não afundar. Ou seja:
Resposta
O peso máximo da agulha que pode ser usada nesta demonstração é de aproximadamente 0,0047 N.
Exercícios relacionados
A constante de forças restauradoras C para as vibrações interatômicas de uma molécula diatômica típica
, por exemplo) é de aproximadamente
. A partir desses dados, estime:
b) a diferença de energia entre o estado fundamental e o primeiro estado excitado da molécula vibrando; (R: )
b) a diferença de energia entre o estado fundamental e o primeiro estado excitado da molécula vibrando; (R:
A constante de forças restauradoras C para as vibrações interatômicas de uma molécula diatômica típica
, por exemplo) é de aproximadamente
. A partir desses dados, estime:
c) a frequência do fóton absorvido/ emitido na transição da letra (b), indicando em que faixa do espectro se encontra. (R: - Infravermelho)
c) a frequência do fóton absorvido/ emitido na transição da letra (b), indicando em que faixa do espectro se encontra. (R:
Estime a altura que a coluna de água à temperatura ambiente
pode subir em um capilar de vidro em função do raio do capilar ao nível do mar. Considere o ângulo de contato entre água e vidro igual a
. Compare os valores para capilares de
e
de diâmetro.
Uma espira quadrada de fio de lado
transporta uma corrente i. Mostre que, no centro da espira, o modulo do campo magnético produzido pela corrente é: