Componente curricular

Material

✓ 3 ou 4 clipes

✓ detergente de cozinha

Procedimento

1) Coloque os clipes dentro da vasilha com água dispostos na horizontal para que não afundem.

2) Adicione 2 ou 3 gotas de detergente e observe o que acontece.

Agora responda

NÃO ESCREVA NO LIVRO

- Os clipes continuam boiando ou afundam? Explique a situação.

Resposta: Os clipes vão afundar, pois o detergente diminui a tensão superficial da água, diminuindo a resistência de penetração já que a interação entre as moléculas de água irá diminuir

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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

6. Um cubo de madeira de densidade 0,6 g/cm³ é colocado num recipiente com água. Sabendo-se que a aresta do cubo mede 20 cm, que a densidade da água é 1 g/cm³ e que o cubo está em repouso, calcule a altura da parte submersa do cubo.

Resolução

Representando a situação por meio da face frontal do cubo de madeira, temos:

Chamando de V_C o volume total do cubo e de V_i o volume da parte imersa do cubo, ou seja, o volume do líquido deslocado, temos:

V_C = Sh e V_i = Sh_i, com S = h²

Como o cubo se encontra em equilíbrio, o seu peso P é igual em módulo ao empuxo E.

P = E ⇒ m_Cg = d_água gV_i

d_CV_C = d_água V_i

d_CSh = d_água Sh_i

d_Ch = d_água h_i

0,6 ∙ 20 = 1 ∙ h i

h_i = 12 cm

A altura da parte submersa é de 12 cm.

7. Um corpo de volume 2,0 L e massa 0,50 kg fica completamente mergulhado em água, preso ao fundo de um reservatório por uma mola. Considerando a aceleração local da gravidade com módulo igual a 10 m/s², e da densidade da água igual a 1,0 kg/L, qual a intensidade da força exercida pela mola sobre o corpo?

Resolução

O peso do corpo tem intensidade igual a:

P = mg ⇒ P = 0,50 ∙ 10 ⇒ P = 5 N

Sendo V = 2,0 L = 2,0 ∙ 10^-3 m³ e d a = 1,0 kg/L = 1,0 ∙ 10³ kg/m³, o módulo do empuxo sobre o corpo é igual a:

E = d_agV ⇒ E = 1,0 ∙ 10³ ∙ 10 ∙ 2,0 ∙ 10^-3 ⇒ E = 20 N

Como o empuxo é maior que o peso do corpo, a mola exerce sobre este uma força F vertical e para baixo. Se o corpo está em equilíbrio, temos:

P + F = E ⇒ 5 + F = 20 ⇒ F = 15 N

Portanto, a intensidade da força que a mola exerce sobre o corpo é de 15 N.

8. Uma esfera de volume V = 100 cm³ e peso P = 2,5 N é totalmente mergulhada na água de uma piscina e abandonada em uma posição próxima à superfície do líquido. Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s², a densidade da água igual a 1,0 g/cm³ e a profundidade da piscina de 6 m.

a) Determine o valor do empuxo que atua na esfera.

b) Qual é o módulo do peso aparente dessa esfera?

c) Considere desprezíveis as forças de atrito que atuam na esfera. Que tipo de movimento ela vai adquirir? Justifique a resposta.

d) Considerando que a profundidade da piscina é h = 6,0 m, quanto tempo a esfera gasta para chegar ao fundo?

Resolução

CRÉDITO DAS ILUSTRAÇÕES: Editoria de Arte

a) Como a esfera está totalmente imersa na água, V = 100 cm³ = 100 ∙ 10^-6 m³ = 1 ∙ 10^-4 m³ e d_a = 1 g/cm³ = 1 ∙ 10³ kg/m³, o módulo do empuxo é igual a:

E = d_agv ⇒ E = 1 ∙ 10³ ∙ 10 ∙ 1 ∙ 10^-4 ⇒ E = 1 N

b) O peso aparente é igual a:

P_ap = P - E ⇒ P_ap = 2,5 - 1 ⇒ P_ap = 1,5 N

c) Como P > E, a esfera desce em movimento retilíneo uniformemente acelerado.

d) Usando a 2ª lei de Newton, temos:

F_r = ma ⇒ P - E = ma ⇒ P_ap = P/g ∙ a ⇒ 1,5 = 2,5/10 ∙ a ⇒ a = 6 m/s²

Sendo Δs = 6 m, vem:

Δs = v₀t + 1/2 at² ⇒ 6 = 0 + 1/2 ∙ 6 ∙ t² ⇒ t = √2 ⇒ t ≃ 1,4 s