Enunciado

O módulo de compressão para o osso é de 15   G P a . (a) Se uma mergulhadora em treinamento estiver vestindo um traje pressurizado, por quanto a pressão teria de ser elevada (em atmosferas) acima da pressão atmosférica, para comprimir seus ossos em 0,1 0 % de seu volume original? (b) Dado que a pressão no oceano aumenta em 1,0 × 10 4   P a para cada metro de profundidade abaixo da superfície, a que profundidade essa mergulhadora teria de ir para que seus ossos fossem comprimidos em 0,10 % ? A compressão dos ossos seria um problema com o qual ela precisaria se preocupar ao mergulhar?

Passo 1

Oi pessoal, tudo certo? Vamos analisar essa questão!

Nos foi dito que módulo de compressão para o osso humano é de 15   G P a .

O item a) nos pede para analisar em quanto teríamos que aumentar a pressão, acima da pressão atmosférica, para comprimir os ossos em 0,1 % do volume original.

Podemos então utilizar a equação:

B = - V 0 ⋅ ∆ p ∆ V

Onde:

  • V 0 = v o l u m e   i n i c i a l   d o   o s s o
  • ∆ V = v a r i a ç ã o   d e   v o l u m e   d e   o s s o
  • B = M ó d u l o   d e   c o m p r e s s ã o
  • ∆ p = V a r i a ç ã o   d e   p r e s s ã o

Passo 2

Sabendo disso é só aplicar na fórmula os valores do enunciado. Lembrando que o osso tem que variar 0,1 % do valor do volume original, ou seja:

∆ V = 0,1 % V 0

Ou:

∆ V = 0,001 V 0

Como está ocorrendo uma compressão esse valor fica negativo na nossa expressão.

Assim, teremos que:

15 ⋅ 10 9   P a = - V 0 ⋅ ∆ p ( - 0,001 V 0 )

A variação na pressão será:

∆ p = 15 ⋅ 10 9 ⋅ 0,001   P a

∆ p = 15 ⋅ 10 6   P a

Como a questão nos pediu essa variação na pressão em atmosferas, temos que converter de P a para a t m .

Sabendo que:

1   a t m = 10 5   P a

Temos que:

15 ⋅ 10 6   P a = 150   a t m

Portanto a pressão deve ser elevada em 150   a t m .

∆ p = 150   a t m

Passo 3

O item b) quer saber quantos metros ela teria que mergulhar para que acontecesse a compressão dos ossos em 0,1 % do volume inicial.

Bom... como já respondemos o item anterior... Sabemos que a variação pressão necessária para comprimir 0,1 % do volume inicial dos ossos é de 150   a t m .

O exercício nos diz que a cada metro mergulhado, a pressão aumenta 10 4   P a = 0 , 1   a t m .

Então para obtermos a distância que gera a nossa variação de 150   a t m , é só fazer uma regra de três simples.

0,1   a t m → 1   m

150   a t m → d

d = 150 0,1

d = 1500   m

Ou:

d = 1,5   k m

Sendo essa a distância que se teria que mergulhar para obter uma variação de 0,1 % do volume inicial do osso.

O exercício ainda nos questiona se seria necessário a mergulhadora se preocupar com esse efeito de compressão na hora do mergulho.

Nós vimos que seria necessário mergulhar a uma profundidade gigantesca, de 1,5   k m , para que houvesse uma compressão somente de 0,1 % , portanto, não seria necessário se preocupar com esse efeito.

Resposta

  1. ∆ p = 150   a t m
  2. d = 1,5   k m , não sendo necessário se preocupar com o efeito de compressão que poderia ser considerado até como desprezível para uma profundidade tão grande.
Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um fio de bronze deve sustentar uma força de tensão de 350 N sem se romper. Qual deveria ser seu diâmetro mínimo?
Um fio de aço de comprimento igual a 4,0m possui uma seção reta com área de 0,050c m 2 . Seu limite de proporcionalidade possui um valor 0,0016 vezes seu módulo de Young (Tabela 11.1 ). Sua tensão de r
Um fio metálico, que possui comprimento de 3,50 m e diâmetro igual a 0,70 mm, foi submetido ao seguinte teste. Uma carga pesando 20 N foi inicialmente presa ao fio para mantê-lo esticado. A posição da
Um eixo de 1,05 m de comprimento e peso desprezível é suportado em suas extremidades por fios A e B de comprimentos iguais (Figura 11.62). A área da seção reta de A é igual a 2,0 m m 2 e a de B é igua
Uma barra com área da seção reta A é submetida a forças de dilatação iguais e opostas em suas extremidades. Considere um plano ao longo da barra formando um ângulo θ com o plano da barra (Figura 11.64