P1 de Física 2- FIS1041 da PUCRIO - 2016.2

Um regador é formado por uma garrafa plástica, perfurada por 20 furos de área 2 mm2 cada um, á qual se liga uma mangueira de água como na figura. Quando abrimos a torneira, a água escapa pela garrafa de modo que todos os furos têm a mesma velocidade de saída da água, vs. Considere a garrafa como um cilindro de diâmetro 10 cm. Sabendo que um dos jatos é emitido na vertical e alcança altura máxima de 1,25 m, calcule:

a) A velocidade de saída da água, vs, e a vazão total do regador.

b) Considerando a velocidade da água dentro da garrafa como sendo pequena (aproximadamente zero), obtenha a pressão manométrica da água dentro da garrafa. Você pode considerar as dimensões da garrafa como pequenas e desprezá-las.

c) Suponha que a garrafa aguenta uma pressão manométrica máxima de 8 atm. Assim, se aumentamos continuamente a pressão na mangueira e,consequentemente, a velocidade de vazão da água pelos furos, calcule a vazão máxima de água pelo regador imediatamente antes dele estourar.

Um carrinho (1) de massa M = 0,250 kg está preso à extremidade de uma mola realizando movimento harmônico simples com intervalos de tempo de 0,1 s entre dois extremos consecutivos de sua oscilação. No instante inicial, ele se move em direção à parede, passando pela posição x = 0 com velocidade v = 20 m/s 62,8 m/s.

Considere que o carrinho (1) esteja em repouso na posição de equilíbrio quando sofre uma colisão perfeitamente inelástica com o carrinho (2), de massa igual a 1,750 kg, quando o mesmo apresentava uma velocidade de 16 m/s 50,3 m/s em direção à parede.

a) Determine a velocidade dos carrinhos imediatamente após a colisão.

b) Determine a nova frequência angular e o novo período do MHS dos carrinhos acoplados.

c) Determine a nova amplitude do MHS e a nova energia total do sistema.

A área do topo do cilindro da figura mede 2 m2 e sobre ela encontra-se acoplado um manômetro. O cilindro é preenchido por ar, óleo e água. As camadas de óleo e água têm 10 cm e 20 cm de altura, respectivamente. Junto à base do cilindro foi conectado um tubo, inclinado 30° em relação à horizontal e aberto para a atmosfera, ocupado por água conforme mostrado na figura. Determine:

Dados: comprimento do tubo L = 60 cm.

a) A leitura do manômetro.

b) A força exercida pelo ar apenas sobre a superfície interna do topo do cilindro;

c) A força exercida pela água sobre o fundo do cilindro.

Um carrinho (1) de massa M = 0,250 kg está preso à extremidade de uma mola realizando movimento harmônico simples com intervalos de tempo de 0,1 s entre dois extremos consecutivos de sua oscilação. No instante inicial, ele se move em direção à parede, passando pela posição x = 0 com velocidade v = 20 m/s 62,8 m/s.

a) Determine o período, a frequência, a frequência angular, a amplitude do movimento do carrinho(1) e a constante elástica da mola.

b) Escreva as expressões para o deslocamento e a velocidade do carrinho (1) em função do tempo, respectivamente x(t) e v(t).

c) Determine o instante de tempo em que o carrinho (1) passa pela extremidade à esquerda da oscilação pela primeira vez.