FÍSICA – LISTA DE EXERCÍCIOS SOBRE HIDROSTÁTICA

(PRESSÃO/DENSIDADE/LEI DE STEVIN/PRINCÍPIO DE PASCAL/EMPUXO)

CAIU NO ENEM!

CAIU NO VESTIBULAR!

2019

A (FCMSCSP 2019) Um cubo homogêneo de madeira de aresta 2 m flutua em equilíbrio parcialmente imerso na água tranquila de um lago, com suas bases paralelas ao nível da água. Um pássaro trazendo uma semente presa em seu bico pousa na face superior desse cubo, próximo à borda e, a partir do repouso, deixa a semente cair na água.

Considerando que a densidade da madeira seja 600 kg/m³, que a densidade da água seja 1 000 kg/m³, que g = 10 m/s² e desprezando a resistência do ar e a massa do pássaro, o intervalo de tempo necessário para que a semente abandonada
atinja a superfície da água é de

a) 0,4 s.
b) 0,5 s.
c) 0,3 s.
d) 0,2 s.
e) 0,1 s.

2018

D (UNESP 2018) No processo de respiração, o ar flui para dentro e para fora dos pulmões devido às diferenças de pressão, de modo que, quando não há fluxo de ar, a pressão no interior dos alvéolos é igual à pressão atmosférica. Na inspiração, o volume da cavidade torácica aumenta, reduzindo a pressão alveolar de um valor próximo ao de uma coluna de 2,0 cm de H₂O (água).
Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s² e a massa específica da água igual a 1,0 × 10³ kg/m³, a variação da pressão hidrostática correspondente a uma coluna de 2,0 cm de H₂O é

a) 2,0 × 10¹ Pa.
b) 0,5 × 10³ Pa.
c) 0,5 × 10² Pa.
d) 2,0 × 10² Pa.
e) 2,0 × 10³ Pa.

C (CEFET MG 2018) A figura a seguir mostra dois recipientes cilíndricos lacrados, contendo um mesmo líquido, porém com alturas e diâmetros diferentes. Considere P₁ e P₂ as pressões no interior do fundo dos frascos 1 e 2, respectivamente.

A razão entre as pressões P₁/P₂ é dada por

a) 1/2.
b) 1.
c) 2.
d) 4.

B (UFRGS 2018) A figura I representa um corpo metálico maciço, suspenso no ar por um dinamômetro, que registra o valor 16 N.

A figura II representa o mesmo corpo totalmente submerso na água, e o dinamômetro registra 14 N. Desprezando o empuxo do ar e considerando a densidade da água ρ_a = 1,0 x 10³ kg/m³ e a aceleração da gravidade g=10 m/s², o volume e a densidade do corpo são, respectivamente,

a) 2,0 x 10^–4 m³ e 10,0 x 10³ kg/m³.
b) 2,0 x 10^–4 m³ e 8,0 x 10³ kg/m³.
c) 2,0 x 10^–4 m³ e 7,0 x 10³ kg/m³.
d) 1,5 x 10^–3 m³ e 8,0 x 10³ kg/m³.
e) 1,5 x 10^–3 m³ e 7,0 x 10³ kg/m³.

A (UDESC 2018) Os icebergs são estruturas de gelo que flutuam no mar. Sabe-se que parte dos icebergs está submersa. Considere que a água do mar tenha densidade d_mar = 1,03 g/mL e que a densidade do gelo seja d_gelo = 0,92 g/mL. Assinale a alternativa que corresponde ao valor aproximado da porcentagem do volume do iceberg que está fora d’água.

a) 11%
b) 89%
b) 78%
d) 44%
e) 31%

D (FGV SP 2018) Uma pessoa mergulhou na água do mar gelado de uma praia argentina e desceu até determinada profundidade. Algum tempo depois, ela teve a oportunidade de mergulhar à
mesma profundidade na tépida água de uma praia caribenha. Lembrando que a densidade da água varia com a temperatura, é correto afirmar que o empuxo sofrido pela pessoa

a) e a pressão exercida pela água sobre ela foram os mesmos tanto na praia argentina como na caribenha.
b) foi de menor intensidade na praia caribenha, mas a pressão exercida pela água foi a mesma em ambas as praias.
c) foi de maior intensidade na praia caribenha, mas a pressão exercida pela água nessa praia foi menor.
d) foi de menor intensidade na praia caribenha, e a pressão exercida pela água nessa praia foi menor também.
e) foi de mesma intensidade em ambas as praias, mas a pressão exercida pela água na praia caribenha foi maior.

D (PUC RS 2018) Uma criança está brincando, de manhã, na piscina do condomínio em que reside durante as férias de verão e observa que uma bola flutua na água da piscina. À tarde, a criança vai à praia e coloca o mesmo brinquedo na água do mar. Sabe-se que a densidade da água da piscina é menor do que a da água do mar.
Considerando que o brinquedo boiava em equilíbrio mecânico na água da piscina, ao ser colocado na água do mar, após atingir o equilíbrio mecânico, o brinquedo _________, e o empuxo que atua sobre ele será _________exercido quando estava em equilíbrio na água da piscina.

a) afundará – igual ao
b) afundará – menor do que o
c) boiará – maior do que o
d) boiará – igual ao

B (UNICAMP 2018) Em junho de 2017 uma intensa onda de calor atingiu os EUA, acarretando uma série de cancelamentos de voos do aeroporto de Phoenix no Arizona. A razão é que o ar atmosférico se torna muito rarefeito quando a temperatura sobe muito, o que diminui a força de sustentação da aeronave em voo. Essa força, vertical de baixo para cima, está associada à diferença de pressão ΔP entre as partes inferior e superior do avião. Considere um avião de massa total m = 3 ×10⁵ kg em voo horizontal. Sendo a área efetiva de sustentação do avião A = 500 m² , na situação
de voo horizontal ΔP vale

a) 5 x 10³ N/m².
b) 6 x 10³ N/m².
c) 1,5 x 10⁶ N/m².
d) 1,5 x 10⁸ N/m².

2017

A (FACULDADE DE MEDICINA ALBERT EINSTEIN 2017) Um caminhão tanque, estacionado sobre um piso plano e horizontal, tem massa de 12 toneladas quando o tanque transportador, internamente cilíndrico, de raio interno 1 m, está totalmente vazio. Quando esse tanque está completamente cheio de combustível, ele fica submetido a uma reação normal do solo de 309.600 N.

Com base nessas informações e nas contidas no gráfico, referentes ao combustível transportado, determine o comprimento interno do tanque cilíndrico, em unidades do SI. Suponha invariável a densidade do combustível em função da temperatura.

• valor de pi: π = 3

• módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s^–2

a) 8
b) 10
c) 12
d) 15

C (MACKENZIE 2017) Uma força F₁ de intensidade 30 N é aplicada sobre um êmbolo de área A₁ = 5,0 cm² de uma prensa hidráulica produzindo um deslocamento de 18 cm abaixo de sua posição inicial. O deslocamento h₂ no êmbolo de área A₂ = 15,0 cm², para cima e a intensidade da força F₂ são, respectivamente,

a) 2,0 cm e 40 N.
b) 4,0 cm e 30 N.
c) 6,0 cm e 10 N.
d) 8,0 cm e 20 N.
e) 10 cm e 30 N.

B (MACKENZIE 2017) A pressão exercida por uma coluna de água de 10 m de altura é igual a 1,0 atm. Um mergulhador encontra-se a uma profundidade H, da superfície livre da água, onde a pressão atmosférica é 1,0 atm. A pressão absoluta sobre o mergulhador é de 5,0 atm. A profundidade que o mergulhador se encontra é

a) 50 m
b) 40 m
c) 30 m
d) 20 m
e) 10 m

C (MACKENZIE 2017) Um navio flutua porque

a) seu peso é pequeno quando comparado com seu volume.
b) seu volume é igual ao volume do líquido deslocado.
c) o peso do volume do líquido deslocado é igual ao peso do navio.
d) o peso do navio é menor que o peso do líquido deslocado.
e) o peso do navio é maior que o peso do líquido deslocado.

B (UDESC 2017) A Figura 1 mostra um tubo aberto em suas extremidades, contendo um único líquido em equilíbrio.

Assinale a alternativa correta com relação às pressões P_A, P_B, P_C e P_D nos pontos A, B, C e D situados sobre a mesma linha horizontal, conforme mostra a Figura 1.

a) P_A = P_B = P_C < P_D
b) P_A = P_B = P_C = P_D
c) P_A > P_B = P_C = P_D
d) P_A = 2P_B = 3P_C = 4P_D
e) 4P_A = 3P_B = 2P_C = P_D

C (UDESC 2017) Um bloco de madeira de 1,5 kg flutua sobre a água com 60% de seu volume imerso. Um bloco de ouro é colocado sobre o bloco de madeira, fazendo com que este fique submerso, mas o bloco de ouro permanece totalmente emerso.
Assinale a alternativa que corresponde à massa do bloco de ouro.

a) 0,60 kg
b) 0,80 kg
c) 1,00 kg
d) 1,20 kg
e) 2,40 kg

B (UFPR 2017) Um objeto sólido com massa 600 g e volume 1 litro está parcialmente imerso em um líquido, de maneira que 80% do seu volume estão submersos. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², assinale a alternativa que apresenta a massa específica do líquido.

a) 0,48 g/cm³.
b) 0,75 g/cm³.
c) 0,8 g/cm³.
d) 1,33 g/cm³.
e) 1,4 g/cm³.

C (FGV SP 2017) A figura a seguir ilustra três cilindros sólidos maciços e homogêneos, de mesma área da base e altura (volumes iguais), em equilíbrio em um líquido. O cilindro A está completamente submerso, sem tocar no fundo do recipiente, o cilindro B está com metade de seu volume emerso, enquanto o cilindro C apresenta 1/3 de seu volume abaixo da superfície livre do líquido.

Sobre essa situação, é correto afirmar que

a) a densidade do cilindro A é maior do que a do líquido, pois ele está completamente submerso.
b) a densidade do cilindro B é igual ao dobro da do líquido, pois ele desloca metade do seu volume no líquido.
c) a densidade do cilindro A é maior do que a do cilindro B, ue é maior do que a do cilindro C, em razão dos volumes deslocados no líquido.
d) pelo fato de estar completamente submerso, o peso do cilindro A é maior do que o empuxo sobre ele e maior que os pesos de B e de C.
e) o peso do cilindro C é menor do que o empuxo sobre ele porque apenas 1/3 de seu volume está submerso.

2016

D (FUVEST 2016) Um objeto homogêneo colocado em um recipiente com água tem 32% de seu volume submerso; já em um recipiente com óleo, tem 40% de seu volume submerso. A densidade desse óleo, em g/cm³, é

a) 0,32
b) 0,40
c) 0,64
d) 0,80
e) 1,25

A (UFRGS 2016) Um objeto sólido é colocado em um recipiente que contém um líquido. O objeto fica parcialmente submerso, em repouso.
A seguir, são feitas três afirmações sobre o módulo da força de empuxo sobre o objeto.

I -É proporcional à densidade do líquido.
II -É proporcional ao volume total do objeto.
III -É proporcional à densidade do objeto.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III.

D (UDESC 2016) Dois balões, de mesmo peso e mesmo volume, são enchidos com uma mesma quantidade de um gás mais leve que o ar. O balão A é rígido (não se expande), enquanto o balão B possui uma superfície capaz de se expandir livremente, conforme a variação da pressão externa. Assinale a alternativa correta em relação aos dois balões, após serem liberados para subir sob
as mesmas condições.

a) O balão A sobe mais que o balão B, pois o balão A mantém o mesmo volume e a mesma massa.
b) Os dois balões sobem até a mesma altura.
c) O balão A sobe mais que o balão B, pois a força peso é mais fraca em corpos que não se expandem.
d) O balão B sobe mais que o balão A, pois o empuxo é maior sobre o balão B.
e) O balão B sobe mais que o balão A, pois o balão B sofre menos resistência do ar.

2015

C (FUVEST 2015) Para impedir que a pressão interna de uma panela de pressão ultrapasse um certo valor, em sua tampa há um dispositivo formado por um pino acoplado a um tubo cilíndrico, como esquematizado na figura a seguir. Enquanto a força resultante sobre o pino for dirigida para baixo, a panela está perfeitamente vedada. Considere o diâmetro interno do tubo cilíndrico igual a 4 mm e a massa do pino igual a 48 g. Na situação em que apenas a força gravitacional, a pressão atmosférica e a exercida pelos gases na panela atuam no pino, a pressão absoluta máxima no interior da panela é

a) 1,1 atm
b) 1,2 atm
c) 1,4 atm
d) 1,8 atm
e) 2,2 atm

B (MACKENZIE 2015) No recipiente aberto da figura abaixo, são colocados dois líquidos não miscíveis e incompressíveis, de massas específicas volumétricas ρ₁ e ρ₂ (ρ₁ > ρ₂). O ponto B encontra-se na superfície de separação dos dois líquidos a uma profundidade h₂ da superfície livre e o ponto A, a uma profundidade h₁ em relação ao ponto B.

A diferença de pressão entre os pontos A e B (P_A – P_B) da figura é

2014

C (FUVEST 2014) Um bloco de madeira impermeável, de massa M e dimensão 2 x 3 x 3 cm³, é inserido muito lentamente na água de um balde, até a condição de equilíbrio, com metade de seu volume submersa.
A água que vaza do balde é coletada em um copo e tem massa m. A figura ilustra as situações inicial e final; em ambos os casos, o balde encontra-se cheio de água até sua capacidade máxima. A relação entre as massas m e M é tal que

a) m = M/3
b) m = M/2
c) m = M
d) m = 2M
e) m = 3M

2013

B (PUC SP 2013) Um cubo fica totalmente imerso e em equilíbrio em um recipiente que contém três líquidos imiscíveis e de densidades(d) diferentes tais que d _líquido1< d _líquido2 <d _líquido3. As partes imersas do cubo em cada líquido correspondem exatamente a 1/3 de seu volume total. Com base nessas informações, podemos afirmar que os módulos dos vetores empuxos (E) proporcionados por cada líquido sobre cada porção do cubo valem

a) E₁ = E₂ = E₃ >P
b) E₁ < E₂ < E₃
c) E₁ = E₂ = E₃ = P
d) E₁ > E₂ > E₃
e) E₁ = E₂ = E₃ <P

A (UFRN 2013) Um balão de ar quente é constituído por um saco de tecido sintético, chamado envelope, o qual é capaz de conter ar aquecido. Embaixo do envelope, há um cesto de vime, para o transporte de passageiros, e uma fonte de calor, conforme ilustra a figura a seguir.

Para que o balão suba, aquece-se o ar no interior do envelope e, com isso, inicia-se a flutuação do balão. Essa flutuação ocorre porque, com o aquecimento do ar no interior do envelope,

a) a densidade do ar diminui, tornando o peso do balão menor que o empuxo.
b) a pressão externa do ar sobre o balão aumenta, tornando seu peso menor que o empuxo.
c) a densidade do ar diminui, tornando o peso do balão maior que o empuxo.
d) a pressão externa do ar sobre o balão aumenta, tornando seu peso maior que o empuxo.

B (UFU 2013) Considere a tirinha a seguir.

Dado: Densidade da água é de 1g/cm³.
O iceberg flutua, conforme mostra o quadro (B) da tirinha, porque

a) o peso da parte externa do iceberg é igual ao peso da parte submersa.
b) a densidade do gelo do iceberg é 0,9 vezes a da água na qual ele está flutuando.
c) a densidade da água na qual ele está flutuando é 1/10 da densidade do gelo do iceberg.
d) o peso da parte externa do iceberg é 9 vezes o peso da água deslocada pela parte submersa desse iceberg.

2011

E (VUNESP 2011) A diferença de pressão máxima que o pulmão de um ser humano pode gerar por inspiração é em torno de 0,1 × 10⁵ Pa ou 0,1 atm. Assim, mesmo com a ajuda de um snorkel (respiradouro), um mergulhador não pode ultrapassar uma profundidade máxima, já que a pressão sobre os pulmões aumenta à medida que ele mergulha mais fundo, impedindo-os de inflarem.

Considerando a densidade da água ρ ≅ 103 kg/m³ e a aceleração da gravidade g ≅ 10 m/s², a profundidade máxima estimada, representada por h, a que uma pessoa pode mergulhar respirando com a ajuda de um snorkel é igual a:

a) 1,1 × 10²
b) 1,0 × 10² m.
c) 1,1 × 10¹ m.
d) 1,0 × 10¹ m.
e) 1,0 × 10⁰ m.

2010

B (UFRN 2010) Numa estação de tratamento de água para consumo humano, durante uma das etapas do tratamento, a água passa por tanques de cimento e recebe produtos como sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio. Essas substâncias fazem as partículas finas de impurezas presentes na água se juntarem, formando partículas maiores e mais pesadas, que se vão depositando, aos poucos, no fundo do tanque. Após algumas horas nesse tanque, a água que fica sobre as impurezas, e que está mais limpa, é passada para outro tanque, onde o tratamento continua.

As partículas maiores e mais pesadas se depositam no fundo do tanque porque o peso

a) delas é menor que o empuxo exercido sobre elas.
b) delas é maior que o empuxo exercido sobre elas.
c) do líquido deslocado é maior que o empuxo.
d) do líquido deslocado é menor que o empuxo.

2009

D (ESPCEX 2009) Os astronautas precisam usar roupas apropriadas que exercem pressão sobre o seu corpo, pois no espaço há vácuo e, sem elas, não sobreviveriam. Para que a roupa exerça a pressão de uma atmosfera, ou seja, a pressão de 10 Pa sobre o corpo do astronauta, a intensidade da força aplicada por ela em cada 1 cm² da pele do astronauta, é de

a) 10⁵ N
b) 10⁴ N
c) 10^-2 N
d) 10^-3 N
e) 10^-5 N

C (UFRN 2009) Quando alguém tenta flutuar horizontalmente, na água, assume uma posição na qual seu centro de flutuabilidade, ponto de aplicação da força de empuxo,

$\overset{⇀}{F_{e}}$

, está localizado em seu corpo, acima do seu centro de gravidade, onde atua a força peso,

$\overset{⇀}{F_{g}}$

, conforme mostrado na Figura 1, abaixo. Essas duas forças formam um binário que tende a girar o corpo até que elas se alinhem na direção vertical, conforme mostrado na Figura 2.

Em relação a essas duas forças, é correto afirmar que

a) o empuxo é a força que a água exerce sobre o corpo, enquanto o peso é a força exercida pelo corpo sobre a Terra.
b) o empuxo é a força que o corpo exerce sobre a água, enquanto o peso é a força exercida pelo corpo sobre a Terra.
c) o empuxo é a força que a água exerce sobre o corpo, enquanto o peso é a força exercida pela Terra sobre o corpo.
d) o empuxo é a força que o corpo exerce sobre a água, enquanto o peso é a força exercida pela Terra sobre o corpo.

A (UNIFESP 2009) Um fluido A, de massa específica ρ_A, é colocado em um tubo curvo aberto, onde já existe um fluido B, de massa específica
ρ_B. Os fluidos não se misturam e, quando em equilíbrio, B preenche uma parte de altura h do tubo. Neste caso, o desnível entre as superfícies dos fluidos, que se encontram à pressão atmosférica, é de 0,25 h. A figura ilustra a situação descrita.

Considerando que as interações entre os fluidos e o tubo sejam desprezíveis, pode-se afirmar que a razão ρ_B /ρ_A é

a) 0,75.
b) 0,80.
c) 1,0.
d) 1,3.
e) 1,5.

2008

D (ACAFE 2008-1) Historicamente, as enchentes sempre marcaram o crescimento da cidade de Blumenau. Atualmente, é considerada a maior enchente a de 23 de setembro de 1880, com a marca de 17 m e 10 cm. Mais recentemente, ocorreram as cheias de 1983 e 1984 que, por sua vez, causaram enormes estragos à cidade. O único meio de transporte, na época, eram os barcos a remo, conhecidos popularmente como canoas. Esses barcos permanecem na superfície devido à força exercida pela água, conhecida como empuxo. Com relação a essa força, é correto afirmar que:

a) Ela depende da densidade do corpo, do volume do corpo e da aceleração da gravidade.
b) Ela depende da densidade do líquido, do volume do líquido e da aceleração da gravidade.
c) Ela depende da densidade do corpo, do volume do líquido e da aceleração da gravidade.
d) Ela depende da densidade do líquido, do volume submerso do corpo e da aceleração da gravidade.
e) Ela depende da densidade do corpo, do volume submerso do corpo e da aceleração da gravidade.

2005

D (FUVEST 2005) A janela retangular de um avião, cuja cabine é pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m. Quando o avião está voando a uma certa altitude, a pressão em seu interior é de, aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a pressão ambiente fora do avião é de 0,60 atm. Nessas condições, a janela está sujeita a uma força, dirigida de dentro para fora, igual ao peso, na superfície da Terra, da massa de

a) 50 kg
b) 320 kg
c) 480 kg
d) 500 kg
e) 750 kg

obs.: 1 atm = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m²

2002

D (UNIFESP 2002) O sistema de vasos comunicantes da figura contém água em repouso e simula uma situação que costuma ocorrer em cavernas: o tubo A representa a abertura para o meio ambiente exterior e os tubos B e C representam ambientes fechados, onde o ar está aprisionado.

Sendo p_A a pressão atmosférica ambiente, p_B e p_C as pressões do ar confinado nos ambientes B e C, pode-se afirmar que é válida a relação

a) p_A = p_B > p_C.
b) p_A > p_B = p_C.
c) p_A > p_B > p_C.
d) p_B > p_A > p_C.
e) p_B > p_C > P_A.