P1 - Mecflu II

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UFRGS – IPH – DHH – IPH01107 
 
1ª Avaliação Turma: C 2020/2 Data: 18/03/2021 
 
INSTRUÇÕES: 
- A avaliação é individual. 
- Todas as questões devem ser elaboradas de modo a indicar todas as hipóteses e todas as etapas 
de cálculo necessárias para a apresentação da resposta final. Todas etapas serão corrigidas. 
- A resolução deve ser feita a mão, utilizando caneta azul ou preta. 
- Assinem todas as páginas que utilizem para a resolução. 
- Cuidem ao digitalizar a prova, que a mesma fique legível. Evitem tirar fotos em locais muito 
escuros ou na sombra. Lembrem que se eu não conseguir visualizar a resolução, a mesma não 
poderá ser corrigida. Valores ilegíveis ou ambíguos não serão considerados. 
- Enviem apenas a resolução da prova pelo Moodle, no espaço reservado para a Avaliação 1. 
- Prazo para envio até às 8h30 do dia 19/03/2021. 
 
Se não for mencionado no enunciado, considere: 
g = 9,81 m/s², água = 1000 kg/m³, Patm = 100 kPa, água = 10-6 m²/s. As figuras não estão em escala. 
 
1) (Valor = 1,0) A tensão superficial de um líquido está sendo medida com um anel, conforme mostrado na figura. O 
anel tem diâmetro externo (D0) de 10cm e diâmetro interno (Di) de 9,5cm. A massa do anel é de 10g. A força necessária 
para puxar o anel do líquido é o peso correspondente a uma massa de 16g. Qual é a tensão superficial do líquido (em 
N/m)? 
 
 
2) (Valor = 2,5) Um escoamento laminar ocorre entre duas placas planas horizontais e paralelas entre si com um 
gradiente de pressão dp/ds (p diminui na direção de s positivo). A placa superior se movimenta para a esquerda a uma 
velocidade U e a placa inferior está estática. A expressão para o perfil de velocidades é dada por: 
𝑢 = −
1
2𝜇
𝑑𝑝
𝑑𝑠
(𝐻. 𝑦 − 𝑦2) + 𝑈
𝑦
𝐻
 
onde: 𝜇 é a viscosidade dinâmica do fluido, H é a distância entre as duas placas e x e y estão indicadas na figura. 
Considere os valores de 𝜇, H, U e dp/ds apresentados na Tabela 1. 
a) Qual magnitude de tensão cisalhante é maior: junto da placa inferior ou junto da placa superior? Demonstre. 
b) Qual a posição de y para a tensão cisalhante nula? 
c) Qual seria a velocidade da placa que faria a tensão cisalhante ser nula na posição y=0? 
 
 
3) (Valor = 2,0) Considere as duas comportas retangulares mostrados na figura. Ambas têm o mesmo tamanho, mas 
a comporta A é mantida no lugar por uma haste horizontal que passa no seu ponto médio e a comporta B está fixada 
no topo em balanço. Agora considere o torque T necessário para manter as comportas no lugar conforme H aumenta. 
Escolha a(s) afirmação(ões) válida(s): (a) TA aumenta com H. (b) TB aumenta com H. (c) TA não muda com H. (d) TB 
não muda com H. Demonstre a sua resposta. 
 
 
4) (Valor = 2,0) Conforme mostrado na figura, uma haste de diâmetro uniforme é composta por dois materiais e está 
flutuando em um líquido (os dados 1, 2, x e y estão indicados na Tabela 1). Responda: O líquido (a) é mais leve que 
a água, (b) deve ser água ou (c) é mais pesado que a água? Qual a faixa de valores esperados para a massa específica 
desse líquido? Demonstre suas respostas. 
 
 
 
5) (Valor = 1,0) Para o perfil de velocidades da questão 2, calcule a vazão volumétrica e a velocidade média do 
escoamento entre as duas placas. 
 
 
6) (Valor = 1,5) A figura a seguir mostra um possível padrão de comportamento para as linhas de corrente de um 
escoamento passando por um cilindro. Considere que a velocidade de aproximação, em A, é constante (não varia com 
o tempo). 
a) Este escoamento é permanente ou não? 
b) Este escoamento pode ser classificado como 1D, 2D ou 3D? 
c) Há regiões neste escoamento onde a aceleração local está presente? Em caso afirmativo, mostre estas regiões e 
indique os vetores representando a aceleração local nas regiões de ocorrência. 
d) Há regiões neste escoamento com aceleração convectiva? Em caso afirmativo, mostre estas regiões e indique os 
vetores representando a aceleração convectiva nas regiões de ocorrência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1: Dados de cada um para as questões 2, 4 e 5.