Um gás está contido em um dispositivo vertical pistão-cilindro e sem atrito. O pistão tem massa de 4 kg e uma seção transversal de . Urna mala comprimida acima do pistão exerce uma força de sobre ele. Se a pressão atmosférica for de , determine a pressão dentro do cilindro.
Passo 1
Bom gente, nesse problema temos um gás em um cilindro e um pistão que é pressurizado por uma mola e pelo peso da pistão. Tudo o que devemos fazer é encontrar a pressão dentro desse cilindro.
Vamos analisar o diagrama de corpo livre do pistão e o equilíbrio que as forças verticais produzem:
Assim, temos:
Passo 2
Usando a expressão que encontramos no Passo 1, podemos substituir os dados:
Assim, .