Assinale as afirmações abaixo com (V) se forem verdadeiras ou (F) se forem falsas. Responda o porquê de cada julgamento de afirmação.
( ) A vazão é uma grandeza física igual à velocidade de escoamento de um fluído.
( ) A força de empuxo sobre um objeto imerso ocorre porque a pressão do fluído é maior próximo à face inferior do objeto do que próximo à parte inferior.
( ) Um objeto de volume
feito de alumínio imerso em água sofrerá um empuxo igual ao empuxo sofrido por um objeto de
feito de chumbo imerso em água.
( ) Um objeto de volume
feito de alumínio possui massa diferente que um objeto de
feito de chumbo.
( ) O valor da força de empuxo é igual, em módulo, ao peso do fluído que foi deslocado por um objeto nele imerso.
( ) A pressão no fundo de um reservatório de água doméstico de 4 m de profundidade é igual à pressão no lago de Itaipu nesta mesma profundidade.
( ) Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita, sofrerá um aumento de pressão na parte estreita em relação à parte larga.
( ) Um fluído ideal deve possuir a mesma densidade em todos os pontos, independentemente das posições e das velocidades.
( ) Se a pressão em um ponto de um fluído ideal aumentar devido a uma força externa, os outros pontos permanecerão com o seu valor de pressão inalterado.
( ) Um objeto com densidade menor que a densidade da água flutuará parcialmente, sendo que quanto maior for sua densidade menor será a porção de seu volume mantida para fora da água.
( ) A equação da continuidade garante que a velocidade de um fluído seja a mesma em qualquer ponto de um escoamento, mesmo que a área atravessada diminua.
( ) Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita terá sua vazão maior na parte larga e menor na parte estreita.
( ) Um fluído ideal estático terá a mesma pressão em qualquer posição ao longo de uma linha horizontal.
( ) A pressão é uma grandeza física vetorial que corresponde ao peso de um fluído sobre uma determinada superfície.
( ) A força devido à pressão terá sentido definido pela superfície imersa no fluído, direcionada sempre perpendicularmente e para dentro das superfícies.
( ) A viscosidade do fluído torna-o mais facilmente suscetível aos movimentos de escoamento.
( ) Se a força devido à pressão apresentasse componente paralela às superfícies, haveriam tensões de cisalhamento no fluído, o que provocaria seu escoamento.
( ) A vazão é uma grandeza física igual à velocidade de escoamento de um fluído.
( ) A força de empuxo sobre um objeto imerso ocorre porque a pressão do fluído é maior próximo à face inferior do objeto do que próximo à parte inferior.
( ) Um objeto de volume
( ) Um objeto de volume
( ) O valor da força de empuxo é igual, em módulo, ao peso do fluído que foi deslocado por um objeto nele imerso.
( ) A pressão no fundo de um reservatório de água doméstico de 4 m de profundidade é igual à pressão no lago de Itaipu nesta mesma profundidade.
( ) Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita, sofrerá um aumento de pressão na parte estreita em relação à parte larga.
( ) Um fluído ideal deve possuir a mesma densidade em todos os pontos, independentemente das posições e das velocidades.
( ) Se a pressão em um ponto de um fluído ideal aumentar devido a uma força externa, os outros pontos permanecerão com o seu valor de pressão inalterado.
( ) Um objeto com densidade menor que a densidade da água flutuará parcialmente, sendo que quanto maior for sua densidade menor será a porção de seu volume mantida para fora da água.
( ) A equação da continuidade garante que a velocidade de um fluído seja a mesma em qualquer ponto de um escoamento, mesmo que a área atravessada diminua.
( ) Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita terá sua vazão maior na parte larga e menor na parte estreita.
( ) Um fluído ideal estático terá a mesma pressão em qualquer posição ao longo de uma linha horizontal.
( ) A pressão é uma grandeza física vetorial que corresponde ao peso de um fluído sobre uma determinada superfície.
( ) A força devido à pressão terá sentido definido pela superfície imersa no fluído, direcionada sempre perpendicularmente e para dentro das superfícies.
( ) A viscosidade do fluído torna-o mais facilmente suscetível aos movimentos de escoamento.
( ) Se a força devido à pressão apresentasse componente paralela às superfícies, haveriam tensões de cisalhamento no fluído, o que provocaria seu escoamento.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A missão é analisar 19 afirmações sobre dinâmica dos fluidos e decidir se são verdadeiras (V) ou falsas (F). Para isso, precisamos entender conceitos como vazão, empuxo, pressão, densidade, viscosidade, entre outros. Vamos usar fórmulas e princípios básicos da física dos fluidos para justificar cada resposta.
Passo 2
Afirmação 1: A vazão é uma grandeza física igual à velocidade de escoamento de um fluído.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: Vazão não é igual à velocidade. A vazão (Q) é o volume de fluido que passa por uma seção em um certo tempo e é dada por
, onde
é a área da seção e
é a velocidade. Então, a vazão depende tanto da velocidade quanto da área, não sendo apenas igual à velocidade.
Passo 3
Afirmação 2: A força de empuxo sobre um objeto imerso ocorre porque a pressão do fluído é maior próximo à face inferior do objeto do que próximo à parte inferior.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: O empuxo é causado pela diferença de pressão entre a parte inferior e superior do objeto. A pressão no fluido aumenta com a profundidade, então a pressão na face inferior é maior que na face superior, resultando em uma força de empuxo para cima.
Passo 4
Afirmação 3: Um objeto de volume
feito de alumínio imerso em água sofrerá um empuxo igual ao empuxo sofrido por um objeto de
feito de chumbo imerso em água.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: O empuxo depende apenas do volume do fluido deslocado e sua densidade, não do material do objeto. Ambos os objetos deslocam
de água, então o empuxo é o mesmo para os dois.
Passo 5
Afirmação 4: Um objeto de volume
feito de alumínio possui massa diferente que um objeto de
feito de chumbo.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: Apesar dos volumes serem iguais, as densidades do alumínio e do chumbo são diferentes. O chumbo é mais denso que o alumínio, então para o mesmo volume, o chumbo terá uma massa maior.
Passo 6
Afirmação 5: O valor da força de empuxo é igual, em módulo, ao peso do fluído que foi deslocado por um objeto nele imerso.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: Segundo o princípio de Arquimedes, o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. A fórmula é
, onde
é a densidade do fluido,
o volume deslocado e
a aceleração da gravidade.
Passo 7
Afirmação 6: A pressão no fundo de um reservatório de água doméstico de 4 m de profundidade é igual à pressão no lago de Itaipu nesta mesma profundidade.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: A pressão depende da profundidade e da densidade do fluido. Se ambos os reservatórios têm o mesmo fluido (água) e a mesma profundidade, a pressão será a mesma. Porém, fatores como temperatura e possíveis impurezas podem alterar a densidade da água, tornando a afirmação geral falsa.
Passo 8
Afirmação 7: Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita, sofrerá um aumento de pressão na parte estreita em relação à parte larga.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: De acordo com a equação de Bernoulli, em um tubo que se estreita, a velocidade do fluido aumenta e a pressão diminui na parte estreita, não aumenta.
Passo 9
Afirmação 8: Um fluído ideal deve possuir a mesma densidade em todos os pontos, independentemente das posições e das velocidades.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: Um fluido ideal é incompressível e tem densidade constante em todos os pontos, independentemente da posição e da velocidade do escoamento.
Passo 10
Afirmação 9: Se a pressão em um ponto de um fluído ideal aumentar devido a uma força externa, os outros pontos permanecerão com o seu valor de pressão inalterado.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: Em um fluido ideal, a pressão é transmitida igualmente em todas as direções. Se a pressão aumenta em um ponto devido a uma força externa, essa alteração influencia a pressão em outras partes do fluido.
Passo 11
Afirmação 10: Um objeto com densidade menor que a densidade da água flutuará parcialmente, sendo que quanto maior for sua densidade menor será a porção de seu volume mantida para fora da água.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: Se a densidade do objeto for menor que a da água, ele flutuará de maneira que uma parte do seu volume ficará submersa. Contudo, a afirmação “quanto maior for sua densidade menor será a porção de seu volume mantida para fora da água” está incorreta, pois para objetos menos densos, uma maior parte fica fora da água. A relação está invertida.
Passo 12
Afirmação 11: A equação da continuidade garante que a velocidade de um fluído seja a mesma em qualquer ponto de um escoamento, mesmo que a área atravessada diminua.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: A equação da continuidade afirma que
. Se a área
diminui, a velocidade
aumenta. Portanto, a velocidade não é a mesma em todos os pontos quando a área varia.
Passo 13
Afirmação 12: Um escoamento através de um tubo horizontal que se estreita terá sua vazão maior na parte larga e menor na parte estreita.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: Segundo a equação da continuidade, a vazão
é constante em um tubo sem vazamentos. Portanto, mesmo que a área diminua, a velocidade aumenta de forma que a vazão permanece a mesma em toda a extensão do tubo.
Passo 14
Afirmação 13: Um fluído ideal estático terá a mesma pressão em qualquer posição ao longo de uma linha horizontal.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: Em um fluido ideal estático, a pressão é a mesma em todas as direções em um ponto. Ao longo de uma linha horizontal, não há variação na profundidade, então a pressão permanece constante.
Passo 15
Afirmação 14: A pressão é uma grandeza física vetorial que corresponde ao peso de um fluído sobre uma determinada superfície.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: A pressão é uma grandeza escalar, não vetorial. Ela representa a força por unidade de área perpendicular à superfície, e não possui direção.
Passo 16
Afirmação 15: A força devido à pressão terá sentido definido pela superfície imersa no fluído, direcionada sempre perpendicularmente e para dentro das superfícies.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: A força de pressão atua perpendicularmente às superfícies imersas e tende a comprimir ou expandir o objeto, dependendo do contexto. Portanto, é direcionada sempre perpendicularmente às superfícies.
Passo 17
Afirmação 16: A viscosidade do fluído torna-o mais facilmente suscetível aos movimentos de escoamento.
Resposta: Falsa (F)
Explicação: Na verdade, a viscosidade é uma medida da resistência interna de um fluido ao escoamento. Portanto, quanto maior a viscosidade, menos suscetível o fluido é a se escoar.
Passo 18
Afirmação 17: Se a força devido à pressão apresentasse componente paralela às superfícies, haveriam tensões de cisalhamento no fluído, o que provocaria seu escoamento.
Resposta: Verdadeira (V)
Explicação: Se houvesse componentes paralelas da força de pressão, isso resultaria em tensões de cisalhamento dentro do fluido. Essas tensões seriam responsáveis pelo escoamento do fluido.
Passo 19
Afirmação 18: [Nenhuma, já respondido até a 17]
Resposta: N/A
Passo 20
Afirmação 19: [Nenhuma, já respondido até a 17]
Resposta: N/A
Resposta
- F – Vazão não é igual à velocidade de escoamento.
- V – Empuxo devido à maior pressão na face inferior.
- V – Empuxo igual para objetos com mesmo volume.
- V – Objetos com materiais diferentes têm massas diferentes pelo mesmo volume.
- V – Empuxo igual ao peso do fluido deslocado.
- F – Pressão pode variar com a densidade do fluido.
- F – Pressão diminui na parte estreita.
- V – Fluido ideal tem densidade constante.
- F – Aumento de pressão afeta todo o fluido.
- F – Relação entre densidade e parte submersa está invertida.
- F – Velocidade varia conforme a área do tubo.
- F – Vazão permanece constante no tubo.
- V – Pressão constante em linha horizontal em fluido ideal estático.
- F – Pressão é uma grandeza escalar.
- V – Força de pressão perpendicular às superfícies.
- F – Maior viscosidade reduz a suscetibilidade ao escoamento.
- V – Componentes paralelas de força de pressão causam escoamento.