P1 de Física 2- FIS1041 da PUCRIO - 2012.2

Uma esfera oca de ferro () é mantida submersa em um lago de água doce () amarrada a uma corda presa no fundo do lago. O raio externo da esfera é igual a . A tensão na corda é igual a . Considere .

Desenhe o diagrama de forças que atuam sobre a esfera.

Calcule a força de empuxo exercida pela água sobre a esfera.

Qual é a massa da esfera?

A corda se rompe e a esfera sobe até a superfície. Quando ela atinge o equilíbrio, qual é a fração do volume que fica submersa?

Calcule a espessura da casca esférica.

Um bloco de preso a uma mola oscila com frequência de e a amplitude de seu movimento é de .

Encontre o valor da constante elástica da mola, o valor máximo da velocidade do bloco e a energia total do sistema bloco-mola.

Encontre os módulos da velocidade e da aceleração do bloco quando ele passa pela posição .

Determine o menor tempo que o bloco leva para ir de até a posição

Em que posição a energia potencial elástica é metade da energia cinética?

Um reservatório cilíndrico circular de diâmetro contém um combustível líquido com densidade , suposto ideal, Esse reservatório possui uma tampa pesada, de massa , que pode se mover verticalmente, em m contato permanente com o fluido e exercendo pressão sobre sua superfície. Acima da tampa existe ar à pressão atmosférica. Na região lateral desse reservatório, mais abaixo, há uma abertura com uma válvula conectada a um tubo horizontal de diâmetro , para escoar o fluido. A válvula é aberta quando a distância vertical entre a superfície do líquido e o centro do tubo é de . Considere .

Calcule a velocidade do fluido no tubo horizontal.

Determine a vazão e a velocidade de descida da tampa.

Coloca-se, na extremidade do tudo, um bico com diâmetro de saída igual à metade do diâmetro do tubo. Determine a nova vazão e a pressão manométrica no centro do tubo.