Estime a força exercida no seu tímpano devido somente à agua acima de vociquando estiver nadando no fundo de seu timpano devidu piscina de 5 m de profundidade. Considere a imad do seu tímpano como sendo
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente precisa calcular a força que a água exerce no nosso tímpano quando estamos nadando no fundo de uma piscina com 5 metros de profundidade. Para isso, vamos usar conceitos de pressão e força. Precisamos saber a profundidade da água, a área do nosso tímpano e entender como a pressão da água varia com a profundidade.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a pressão exercida pela água aumenta com a profundidade. A fórmula para calcular a pressão da água é:
Onde:
-
é a pressão, -
é a densidade da água, -
é a aceleração da gravidade, -
é a profundidade.
Vamos precisar converter a área do tímpano de centímetros quadrados para metros quadrados para manter as unidades consistentes.
Passo 3
Vamos converter a área do tímpano de
para metros quadrados. Sabemos que:
Então, a área
é:
Passo 4
Agora, vamos calcular a pressão exercida pela água a uma profundidade de 5 metros. A densidade da água (
) é aproximadamente
e a aceleração da gravidade (
) é
. Substituindo na fórmula:
Passo 5
Com a pressão calculada, podemos encontrar a força exercida no tímpano usando a fórmula da força:
Onde
é a força,
é a pressão e
é a área. Substituindo os valores:
Resposta
A força exercida no seu tímpano devido à água a uma profundidade de 5 metros é de 4,9 Newtons.
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Uma casca esférica com raios interno e externo rie re, respectivamente, contém componentes internos que dissipam calor. Desse modo, num dado instante, o perfil de temperatura na casca é representado pela seguinte expressão:
onde ré a variável posição radial na casca esférica,
, e
e
são constantes.
Como o fluxo térmico e a taxa de transferência de calor variam com o raio da casca esférica?
Como o fluxo térmico e a taxa de transferência de calor variam com o raio da casca esférica?
(a) Mostre o circuito térmico que representa a situação de transferência de calor em regime estacionário. Certifique-se de que sejam identificados todos os elementos, nós e taxas de transferência de calor. Deixe na forma simbólica.
(b) Suponha as seguintes condições:
e
. Calcule o fluxo térmico
que é necessário para manter a temperatura da superfície de fixacão a
.
(b) Suponha as seguintes condições:
O vidro traseiro de um automóvel é desembaçado pela fixação de um aquecedor em película, fino e transparente, sobre a sua superfície interna. Aquecendo eletricamente este elemento, um fluxo térmico uniforme pode ser estabelecido na superfície interna. Para um vidro com 4 mm de espessura, determine a potência elétrica, por unidade de área do vidro, necessária para manter uma temperatura na superfície interna de
, quando a temperatura do ar no interior do carro e o coeficiente convectivo são
e
, enquanto a temperatura e o coeficiente convectivo no ar exterior (ambiente) são
e
.
O compressor de uma grande usina de potência a gás admite ar ambiente a 95
, com baixa velocidade. Na descarga do compressor, o ar sai a
, com velocidade de
. A potência de acionamento do compressor é
. Determine a vazão mássica de ar pelo compressor.