Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

Quando a força de
en,puxo equilibra a
torça gravitacional,
uni objeto flutua.
e. portanto.
p
ll =-II=
PJ
= 4.0 cm.
FLUIDOS 71
800 kg/m:i (6,0 cm)
(Resposta)
(b) Se o bloco for totalmente imerso e depois liberado, qual
será o módulo da sua aceleração?
Figura 14-11 lltn bloco de altura H flutuando en1 uni fluido
t't,nl lttnn parte Ir suh1nersa.
\'CZ, pode ser e\.presso e111 te1111os das dimensões do bloco,
C. l e l-1 taltura total):
!~ = 111g = p\ 1 g = p 1 CLHg. (14-21) ou
Con10 o bloco est .. í en1 repouso, a aplicação da segunda
lei de Ne,vto11 às co111pone11tes das forças e1n relação a
nn1 ei:X.t) vertical ·" (F re,,,. = 111a,.) nos dá
F.., - F.~ = 111(0),
ou. de acordo con1 as Eqs. 14-20 e 14-21,
p 1
CL'1g - pCLHg = O,
Cálculos A força gravitacional que age sobre o bloco é
a mes1na, mas agora, com o bloco totalmente , submerso.
o volume da água deslocada é V = CLH. (E usada a altura
total do bloco.) Isso significa que Fe > F 8
e o bloco
é acelerado para cima. De acordo com a segunda lei de
Newton,
pf:LHg - pCLHg = pCLHa,
onde substituímos a massa m do bloco por pCLH. Explicitando
a, obtemos
_ ( Pr ) _ ( 1200 kg/m 3 _ ) 2
a - P - 1 g - 800 kg/m3 1 (9,8 m/s )
= 4,9 m/s 2 •
(Resposta)
14-8 Fluidos Ideais em Movimento
O n1ovin1ento de .fluidos reais é 1nuito complicado e ainda não está perfeitamente
con1pree11dido. Por essa razão, vamos discutir apenas o movimento de um fluido
ideal. que é n1ais fácil de analisar mate111aticamente. U1n fluido ideal satisfaz quatro
requisitos no que diz respeito ao escoa,nento:
1. O cscoa111e11to é la111i11ar. No escoa,nento lan1inar, a velocidade do fluido em um
ponto fixo qualquer não varia con1 o tempo, ne1n em módulo nem em orientação.
O esconn1ento suave da {ígua na parte central de u1n rio de águas calmas é estacionário:
o escoan1ento da água en1 uma corredeira ou perto das margens de qualquer
rio, não. A Fig. 14-12 111ostra a transição do escoa1nento laminar para turbulento
en1 un1a coluna de fun1aça. A velocidade das partículas de fumaça aumenta à medida
que soben1: para un1 certo valor crítico da velocidade, o escoamento muda
de lan1inar para turbulento.
2. O escoa,11e11to é i11co111pressí• 1 el. Supon1os, como no caso de fluidos em repouso,
que o fluido ideal é incon1pressível, ou seja, que a n1assa específica tem um valor
uniforn1e e constante.
3. O escoa111t•11to 11ão viscoso. En1 tern1os coloquiais, a viscosidade de um fluido é
nn1a n1ed1da da resistência que o fluido oferece ao escoa1nento. O mel, por exemplo.
resiste n1ais ao cscoan1e11to que a ,\gua e. portanto, é 111ais viscoso do que a
agua. 1-\, i:-cosidadc dos 11uidos e analoga ao atrito entre sólidos: a1nbos são 1necanis1nns
atravcs dos quais a energia cinética de objetos en1 n1ovi1nento é transferida
para energia térn1ica. Se não fosse o atrito. u1n hloco deslizaria con1 velocidade
constante cn, un1a supcrf1cie horizontal. Analogan1ente. un1 objeto iinerso em um
llu1do nàtl viscoso n:io C\.()L'rin1cnta un1a.f<)r{'a ,!e arrasto 1•iscoso e se inove com
velocidadL' constante atravcs do lluido. Con10 o cientista inglês Lorcle Rayleigh
d1ssL' unia vez.. si? a úgua do n1ar rosse u1n fluido ideal. as hélices dos navios não
FIG. 14-12 Em cerlo ponto, o
escoamento ascendente de fu1naça e
gás aquecido muda de laminar para
turbulento. (Will Mc/ntyre!Photo
Researchers)