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Ficha nº22
⇒ Forças e fluidos
1. Um corpo de 800 g que se encontra suspenso por um dinamómetro é completamente imerso em água.
Dados: g = 9,8 m/s2 ; ρglicerina = 1350 kg/m3 ; ρágua = 1000 kg/m3
1.1 Calcula o valor da impulsão exercida pela água sobre o corpo.
1.2 Calcula o volume do corpo imerso.
1.3 Como seria o valor da impulsão, se em vez de água, mergulhássemos o mesmo corpo em glicerina?
1.4 Como seria o valor da impulsão, se em vez deste corpo, mergulhássemos em água um outro corpo de menor massa, mas com o mesmo volume?
1.1 De acordo com a figura, o peso aparente do corpo é Pap = 6,0 N.
Calculemos o peso real do corpo:
- P = m x g = 0,8 x 9,8 = 7,84 N
Então, a impulsão é dada pela diferença entre o peso real e o peso aparente:
- I = P – Pap = 7,84 – 6,0 N = 1,84 N
1.2 Como a impulsão é igual ao peso de líquido deslocado, temos que:
- I = ρliquido x Vimerso x g ⇔ 1,84 = 1,0 x 103 x Vimerso x 9,8 ⇔ Vimerso = 1.88 x 10-4 m3 = 0,19 dm3
1.3 Como a impulsão é diretamente proporcional à massa volúmica do líquido e a glicerina tem uma massa volúmica maior, a impulsão seria superior ao valor para a água.
1.4 Como a impulsão não depende da massa do corpo mas depende do volume imerso, corpos de massas diferentes, mas com o mesmo volume, ficam sujeitos a uma impulsão igual, quando imersos no mesmo líquido.
2. Um corpo submerso total ou parcialmente num fluido está sujeito a duas forças: o peso do corpo, P, e a força de impulsão, I.
O que é que acontece se o valor do peso do corpo, P, for maior que o valor da força de Impulsão, I?
⇒ Se o valor do peso do corpo, P, for maior que o valor da força de impulsão, I, isto é, se P > I, então, o corpo vai ao fundo, pois a resultante das forças, Fr, que atuam no corpo tem sentido de cima para baixo.
3. Uma bola oca de 450 cm3 foi colocada a flutuar sobre a água, tendo-se verificado que o volume submerso da esfera era de 180 cm3.
Dado : ρ = 1,0 kg/dm3
3.1. Determina o valor da força de impulsão a que a esfera fica sujeita quando se encontrava a flutuar.
3.2. Determina a massa da esfera.
3.3. Determina massa que a esfera deveria ter para que ficasse em equilíbrio no interior da água.
3.1.
⇒ I = ρfluido x Vfluido deslocado x g = 1 x 0,180 x 10 = 2,5 N
3.2.
⇒ ρ = m/V ⇔ 1 = m/0,180 ⇔ m = 0,180 kg.
3.3.
⇒ m = 0,450 kg
4. Uma esfera que pesa 1,88 N, foi mergulhada num fluido (ρ = 1,6 g/cm3).
Dado: g = 10 m/s2
4.1 Determina o volume da esfera.
4.2 Qual a intensidade da força de impulsão que o fluido exerce sobre a esfera?
4.3 Indica o valor do peso aparente do corpo.
4.1
- V = 400 – 300 = 100 cm3
4.2 Como a impulsão é igual ao peso de líquido deslocado, temos que:
V = 100 cm3 = 100 x 10-6 m3
ρ = 1,6 g/cm3 = 1600 kg/m3
- I = ρliquido x Vimerso x g = 1600 x 100 x 10-6 x 10 = 1,6 N
4.3 Como a impulsão é dada pela diferença entre o peso real e o peso aparente:
- I = P – Pap ⇔ 1,6 = 1,88 – Pap ⇔ Pap = 0,28 N
5. Relaciona qualitativamente a massa volúmica do fluido com o valor da força de impulsão a que um corpo fica sujeito, para o mesmo volume de fluido deslocado pelo corpo.
⇒ Para o mesmo volume de fluido deslocado pelo corpo, quanto maior for a massa volúmica do fluido, maior é o valor da força de impulsão a que ele está sujeito.
6. Completa corretamente os espaços nas frases seguintes.
6.1 A __ (1) __ é uma força que atua em todos os corpos quando estes estão total ou parcialmente imersos num __ (2) __ .
6.2 Qualquer __ (3) __ mergulhado num __ (4) __ recebe da parte deste uma __ (5) __ __ (6) __ , de baixo para __ (7) __ , de __ (8) __ igual ao do __ (9) __ do __ (10) __ de fluido __ (11) __ .
6.3 Se o peso de um corpo imerso num fluido for __ (12) __ à impulsão, este afunda-se.
6.4 Se o peso de um corpo imerso num fluido for __ (13) __ à impulsão, este sobe.
6.5 Se o peso de um corpo imerso num fluido for __ (14) __ à impulsão, este permanece em equilíbrio.
6.1 A impulsão é uma força que atua em todos os corpos quando estes estão total ou parcialmente imersos num fluido.
6.2 Qualquer corpo mergulhado num fluido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao do peso do volume de fluido deslocado.
6.3 Se o peso de um corpo imerso num fluido for superior à impulsão, este afunda-se.
6.4 Se o peso de um corpo imerso num fluido for inferior à impulsão, este sobe.
6.5 Se o peso de um corpo imerso num fluido for igual à impulsão, este permanece em equilíbrio.
7. Seleciona a opção correta.
(A) Os objetos pesados não flutuam na água.
(B) Se um corpo está em equilíbrio no interior de um líquido, o valor da impulsão é superior ao do seu peso.
(C) Todos os objetos de metal afundam em água.
(D) Se um corpo está a flutuar à superfície de um líquido, o valor da impulsão é igual ao do seu peso .
- Opção (D)
8. Foram colocados três cubos iguais em vários recipientes com diferentes fluidos e verificou-se que estes flutuavam de forma diferente, consoante o fluido utilizado.
8.1 Identifica o fluido com menor densidade. Justifica.
8.2 Indica quais os fatores de que depende a intensidade da impulsão.
8.1 O óleo é o fluido com menor densidade, uma vez que é aquele em que, para flutuar, o corpo necessita de ter maior volume imerso para garantir uma impulsão de valor igual ao peso.
8.2 A intensidade da impulsão depende do volume do fluido deslocado pelo corpo imerso e da densidade do fluido.
9. Indica de que fatores depende a força de impulsão a que fica sujeito um corpo parcial ou totalmente imerso num fluido.
⇒ A força de impulsão a que fica sujeito um corpo parcial ou totalmente imerso num fluido depende da massa volúmica do fluido e do volume de fluido que é deslocado pelo corpo.
10. Seleciona a opção correta.
A impulsão …
(A) … é a força que um fluido exerce num corpo que está parcialmente ou totalmente nele imerso.
(B) … é a força que um corpo exerce no fluido onde esse corpo está parcialmente ou totalmente imerso.
(C) … é uma força aplicada num corpo apenas quando ele está totalmente imerso num fluido.
(D) … é uma força aplicada num corpo apenas quando ele está parcialmente imerso num fluido.
- Opção (A)
11. Um fluido é um material que flui, podendo ser um líquido ou um gás.
Indica quais são as características ou propriedades de um fluido.
⇒ Um fluido tem as seguintes características ou propriedades: não possui forma própria, adaptando-se à forma do recipiente que o contém; as forças de ligação entre as suas unidades estruturais são tais que lhe permitem ter liberdade de movimento e mudar facilmente de posição.
12. Um corpo de massa 2,4 kg e com um volume de 1,8 dm3 é totalmente imerso num líquido de densidade 670 kg/m3 .
Dados: g = 9,8 m/s2 ; ρágua = 1000 kg/m3
12.1 Calcula a impulsão exercida pelo líquido sobre o corpo.
12.2 Determina o peso aparente do corpo.
12.3 Calcula o valor da impulsão exercida sobre o corpo se este for mergulhado em água.
12.1 Como a impulsão é igual ao peso de líquido deslocado, temos que:
- I = ρliquido x Vimerso x g = 670 x 1,8 x 10-3 x 9,8 = 11,8 N
12.2 Calculemos o peso real do corpo:
- P = m x g = 2,4 x 9,8 = 23,5 N
Então, a impulsão é dada pela diferença entre o peso real e o peso aparente:
- I = P – Pap ⇔ Pa = P – I = 23,5 – 11,8 N = 11,7 N
12.3 Como a impulsão é igual ao peso de líquido deslocado, temos que:
- I = ρágua x Vimerso x g = 1000 x 1,8 x 10-3 x 9,8 = 17,6 N
13. Considera dois corpos A e B que têm a mesma massa.
Sabendo que o volume do corpo A é maior do que o volume do corpo B, indica, justificando, qual deles fica sujeito a uma força de impulsão maior quando são completamente mergulhados num fluido.
⇒ A força de impulsão a que ficam sujeitos o corpo A é maior, pois é aquele que desloca mais fluido quando completamente mergulhado (tem maior volume).
Itens bem elaborados que ajudam a compreender a matéria. O item 3 na última alínea 3 3.3 deveria ter uma resolução mais completa e não apenas o resultado.