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Questão 50 (CFS 1) da EEAR 2027

CFS 1 · Física: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal

– Um reservatório cilíndrico de 1{,}5\text{ m} de altura e base com área de 2{,}2\text{ m}^2 foi utilizado para armazenar um fluido industrial de massa específica igual a 1{,}3\text{ g/cm}^3. Durante o processo de enchimento, quando o líquido atingiu a altura de 1{,}4\text{ m} em relação ao fundo do reservatório, o fundo se rompeu devido à pressão exercida. Com base nessas informações, assinale a alternativa correta para o módulo da força máxima suportada pelo fundo do reservatório.

Adote g = 10\text{ m/s}^2

Ilustração de um reservatório cilíndrico sustentado por uma torre metálica apoiada no solo. Uma chave indica a altura do cilindro igual a 1,5 m.

  1. A
    35.220 N
  2. B
    40.040 N
  3. C
    65.224 N
  4. D
    97.327 N
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Resolução comentada

O fundo do reservatório sofre a pressão do líquido, que depende da massa específica, da gravidade e da altura da coluna. A força é essa pressão multiplicada pela área do fundo.

Como o fundo se rompeu quando o líquido chegou a 1{,}4\ \text{m}, a força máxima suportada é a calculada para essa altura.

  1. Converter a massa específica: 1{,}3\ \text{g/cm}^3 = 1300\ \text{kg/m}^3.

  2. Pressão hidrostática (a pressão atmosférica atua também fora do reservatório, então não entra na conta):

    p = \mu g h = 1300 \cdot 10 \cdot 1{,}4 = 18200\ \text{Pa}

  3. Força sobre o fundo:

    F = p\,A = 18200 \cdot 2{,}2 = 40040\ \text{N}

Conferindo pelo peso do líquido, que dá o mesmo valor num cilindro: volume = 2{,}2 \cdot 1{,}4 = 3{,}08\ \text{m}^3, massa = 1300 \cdot 3{,}08 = 4004\ \text{kg}, peso = 40040\ \text{N}.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem relação com a conta; não corresponde a \mu g h A com os dados do enunciado.
  • CNão resulta da conta correta; provavelmente mistura valores errados de altura ou área.
  • DUsa a altura total de 1{,}5\ \text{m} ou soma a pressão atmosférica, o que não cabe aqui.

Assuntos: Pressão hidrostática: Stevin e Pascal, Densidade e pressão.

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Fonte: EEAR 2027 · CFS 1. Prova oficial ↗