O nível de água em um reservatório é mantido em um nível constante. Qual é a velocidade de saída em um tubo de saída 3,0 m abaixo da superfície da água?
2,4 m / s
3,0 m / s
5,4 m / s
7,7 m / s
49 m / s

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um reservatório com o nível de água mantido constante, e queremos descobrir a velocidade com que a água sai por um tubo que está 3,0 metros abaixo da superfície da água. Vamos precisar usar conceitos de física relacionados à mecânica dos fluidos, especificamente a Lei de Torricelli, que nos ajuda a calcular a velocidade de saída de um fluido sob a influência da gravidade.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a Lei de Torricelli. Essa lei nos diz que a velocidade de saída v = raiz2gh de um fluido sob a ação da gravidade é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a aceleração da gravidade (aproximadamente )
  • é a altura da coluna de água acima do ponto de saída

Passo 3

Agora, vamos identificar os valores que temos na questão:
  • A altura do reservatório até o tubo de saída é de
  • A aceleração da gravidade é

Passo 4

Vamos substituir esses valores na fórmula da Lei de Torricelli:
v = raiz2 times 9,81 , m/s^2 times 3,0 , m

Passo 5

Calculando dentro da raiz quadrada primeiro:
2 times 9,81 times 3,0 = 58,86
Então:
v = raiz58,86

Passo 6

Calculando a raiz quadrada de 58,86:
v approx 7,67 , m/s

Resposta

A velocidade de saída do tubo é aproximadamente 7,7 m/s.

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