Lição de casa da aula: Lei de Stokes Física

Nesta atividade, nós vamos praticar a calcular a força de atrito atuando em uma esfera enquanto viaja através de um fluido viscoso.

Questão 1

Uma esfera de raio 12 cm move-se horizontalmente a 20 cm/s através de um líquido que produz uma força de atrito de magnitude 240 µN. Qual é a viscosidade dinâmica do líquido?

  • A2,7×10 Pa⋅s
  • B5,3×10 Pa⋅s
  • C17×10 Pa⋅s
  • D32×10 Pa⋅s
  • E11×10 Pa⋅s

Questão 2

Qual é a intensidade da força devido ao atrito do fluido exercido numa esfera de raio 15 cm que se move horizontalmente a 15 cm/s na água de viscosidade dinâmica 8,9×10 Pa⋅s?

Questão 3

Qual das seguintes fórmulas relaciona corretamente 𝐹, a força de atrito do fluido, 𝜂, a viscosidade dinâmica, 𝑟, o raio de uma esfera e 𝑣, a velocidade com a qual a esfera se move no líquido?

  • A𝐹=6𝜋𝑟𝑣𝜂
  • B𝐹=𝑟𝑣6𝜋𝜂
  • C𝐹=𝜂𝑟𝑣6𝜋
  • D𝐹=6𝜋𝜂𝑟𝑣
  • E𝐹=6𝜂𝑟𝑣𝜋

Questão 4

Uma esfera sólida move-se verticalmente para baixo em água a uma velocidade 𝑣, como se mostra no diagrama. As forças que atuam na esfera são o seu peso, 𝑤, o impulso da água, 𝐹, e o atrito fluido devido à água, 𝐹. Qual das seguintes equações descreve corretamente a relação destas forças umas com as outras?

  • A𝑤=𝐹𝐹
  • B𝑤+𝐹>𝐹
  • C𝑤>𝐹+𝐹
  • D𝑤=𝐹𝐹
  • E𝑤=𝐹+𝐹

Questão 5

Uma esfera sólida de raio 1,5 cm e de densidade 1‎ ‎050 kg/m3 move-se verticalmente para baixo num líquido com uma velocidade constante 𝑣=1,2/cms, como se mostra no diagrama. A densidade do líquido é de 975 kg/m3. Determine a viscosidade dinâmica do líquido.

Questão 6

Uma esfera de raio 7,5 cm e densidade 1‎ ‎500 kg/m3 move-se horizontalmente em água com viscosidade dinâmica de 8,9×10 Pa⋅s. A esfera está a desacelerar a 4,5×10 m/s2. Qual é o módulo da velocidade da esfera?

Questão 7

Uma esfera sólida de raio 1,1 cm e densidade 1‎ ‎095 kg/m3 move-se verticalmente para baixo através de um líquido de viscosidade dinâmica 8,9×10 Pa⋅s e densidade 1‎ ‎025 kg/m3, conforme mostrado no diagrama. Encontre a velocidade 𝑣 da esfera.

Questão 8

Uma esfera sólida de raio 6,200 mm move-se verticalmente para baixo a uma velocidade constante 𝑣=5,500 cm/s num líquido de viscosidade dinâmica 8,900×10 Pa⋅s e densidade 1‎ ‎025 kg/m3, como se mostra no diagrama. Determine a densidade da esfera.

Questão 9

Uma esfera sólida carregada positivamente é colocada dentro de um fluido. O fluido está dentro de um recipiente cilíndrico que possui faces circulares com carga oposta, conforme mostrado no diagrama. A esfera se move verticalmente para cima com uma velocidade constante de 𝑣=12,5 cm/s. A esfera tem um raio de 2,2 cm e uma densidade de 1‎ ‎500 kg/m3. O fluido tem densidade de 1‎ ‎450 kg/m3 e uma viscosidade dinâmica de 1,4×10 Pa⋅s. Qual é a razão entre a magnitude da força elétrica atuando na esfera e a magnitude da força de arrasto atuando na esfera?

Questão 10

Uma esfera sólida de densidade 1‎ ‎100 kg/m3 move-se verticalmente para baixo a uma velocidade constante 𝑣=3,5/cms através de um líquido de viscosidade dinâmica 8,9×10 Pa⋅s e densidade 1‎ ‎025 kg/m3, conforme mostrado no diagrama. Encontre o raio da esfera.

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