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Exercícios de Física II _ Hidrostática

1. A produção de fogo tem sido uma necessidade humana há milhares de anos. O homem primitivo provavelmente obtinha fogo através da produção de calor por atrito. Mais recentemente, faíscas elétricas geradoras de combustão são produzidas através do chamado efeito piezelétrico.

a) A obtenção de fogo por atrito depende do calor liberado pela ação da força de atrito entre duas superfícies, calor que aumenta a temperatura de um material até o ponto em que ocorre a combustão. Considere que uma superfície se desloca 2,0 cm em relação à outra, exercendo uma força normal de 3,0 N. Se o coeficiente de atrito cinético entre as superfícies vale μc = 0,60, qual é o trabalho da força de atrito?
b) Num acendedor moderno, um cristal de quartzo é pressionado por uma ponta acionada por molas. Entre as duas faces do cristal surge então uma tensão elétrica, cuja dependência em função da pressão é dada pelo gráfico abaixo. Se a tensão necessária para a ignição é de 20 kV e a ponta atua numa área de 20,25 mm2, qual a força exercida pela ponta sobre o cristal?

2. Dois reservatórios cilíndricos S e S‚ de paredes verticais e áreas das bases de 3 m2 e 1 m2, respectivamente, estão ligados, pela parte inferior, por um tubo de diâmetro e volume desprezíveis. Numa das extremidades do tubo (ver figura adiante) existe uma parede fina AB que veda o reservatório grande. Ela se rompe, deixando passar água para o reservatório pequeno, quando a pressão sobre ela supera 10000 N/m2.

a) Estando o reservatório pequeno vazio, determine o volume máximo de água que se pode armazenar no reservatório grande sem que se rompa a parede AB, sabendo-se que a densidade da água vale 1000 kg/m3.
b) Remove-se a parede AB e esvaziam-se os reservatórios. Em seguida coloca-se no sistema um volume total de 6 m3 de água e, no reservatório S, imerge-se lentamente uma esfera de ferro de 1 m3 de volume até que pouse no fundo. Determine a altura da água no reservatório S2,