(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Física

Um tanque de água está aberto em sua parte superior e possui uma pequena abertura na lateral, de modo que a água pode escoar livremente. Um estudante de Física, observando o fenômeno, decide aplicar o Princípio de Bernoulli para entender a aceleração do escoamento da água na saída do tanque. O tanque está completamente cheio e a pressão atmosférica é a mesma em todos os pontos. Considerando a densidade da água como 1000 kg/m³, a aceleração da gravidade como 9,81 m/s² e desconsiderando perdas por atrito, o estudante precisa calcular a velocidade com que a água sai do tanque, situado a uma altura de 2 metros acima do solo. Utilize o Princípio de Bernoulli e a conservação da energia mecânica para realizar os cálculos necessários. Considere a pressão na superfície da água no tanque como P0, a pressão atmosférica como Patm e a velocidade da água saindo do tanque como v. Dados: P0 = Patm + ρgh, onde ρ é a densidade da água, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do nível da água no tanque acima do solo; e a energia mecânica E = P + 1/2ρv² + ρgh é constante ao longo do escoamento, onde P é a pressão do fluido e v é a sua velocidade.