Atividade 2(A2)

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· Pergunta 1
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Depois do comprimento de entrada, ou seja, no escoamento estabelecido, o perfil de velocidade fica invariante ao longo de um duto de seção constante, e a forma da distribuição real de velocidade depende de o regime ser laminar ou turbulento. Para um escoamento laminar num duto de seção transversal circular, a distribuição (perfil) de velocidade numa seção é parabólica”.
 
LIVI, C. P. Fundamentos de fenômenos de transporte : um texto para cursos básicos. 2. ed. [S.l.]: LTC, 2017. p. 71-72.
 
Assuma-se o diagrama de velocidades indicado na figura a seguir, em que a parábola tem seu vértice a 20 cm do fundo.
Fonte: Adaptada de Brunetti (2008, p. 15).
 
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos . 2. ed. revisada. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.
 
A respeito do perfil de velocidade abordado na figura apresentada, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (  ) O escoamento é turbulento.
II. (  ) Na superfície a velocidade é máxima e vale 2,5 m/s.
III. (  ) A uma profundidade de 20 cm a velocidade é igual a zero.
IV. (  ) O perfil de velocidade parabólico é dado por uma equação onde v = a.y 2 + b.y + c. Sendo que c = 0.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
F, V, V, V.
	Resposta Correta:
	 
F, V, V, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A sequência está correta. O perfil parabólico é válido para escoamentos laminares e não turbulentos. Na superfície o fluido apresenta velocidade máxima igual a 2,5 m/s e no fundo, a 20 cm de profundidade, sua velocidade é igual a zero. Nesta altura y = 0, como v = a.y 2 + b.y + c, para y = 0 temos v = 0 = c, o que resulta em c = 0 m/s.
	
	
	
· Pergunta 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“[...] uma variação de elevação  z (coordenada cartesiana, em m) em um fluido em repouso corresponde a  P/  g (sendo que   é a densidade, em kg/m 3 ) , o que sugere que uma coluna de fluido pode ser usada para medir diferenças de pressão  [...] um dispositivo que se baseia neste princípio é chamado de manômetro, normalmente usado para medir diferenças de pressão pequenas e moderadas” (ÇENGEL; CIMBALA, 2011, ).
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. Tradução de: ROQUE, K. A; FECCHIO, M. M. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 65.
 
Considerando o excerto apresentado, sobre os manômetros, analise as afirmativas a seguir:
 
I. Os transdutores de pressão chamados de strain-gages funcionam através de um diafragma que se curva entre duas câmaras abertas para as entradas de pressão.
II. Os transdutores piezelétricos funcionam de acordo com o princípio de que um potencial elétrico pode ser gerado toda vez que uma substância cristalina sofrer uma pressão mecânica. É gerado em uma substância cristalina quando ela é submetida à pressão mecânica.
III. O manômetro de Bourdon consiste em um tubo de metal oco, geralmente em formato de gancho; dobrado como um gancho. Ao ligarmos o manômetro, o tubo elástico é submetido à pressão que queremos medir, deformando assim o tubo elástico e através de um sistema de engrenagens aciona o ponteiro, indicando a pressão da tubulação onde o equipamento foi instalado.
IV. O manômetro é usado para medir a pressão atmosférica.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois as alternativas apresentam a correta descrição dos vários tipos de manômetro existentes: strain-gages, piezelétricos e o manômetro de Bourdon. O barômetro é o nome dado ao instrumento utilizado especificamente para  usado para medir a pressão atmosférica ao invés do manômetro.
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Escoamentos normalmente são fenômenos tridimensionais, transitórios e complexos. Entretanto, em muitos casos, é normal utilizarmos hipóteses simplificadoras para que seja possível analisar o problema sem sacrificar muito a precisão dos resultados da análise. Uma destas hipóteses é a de considerar o escoamento real como unidimensional ou bidimensional”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . Tradução da quarta edição americana de: Euryale de Jesus Zerbini. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 148.
 
A respeito dos escoamentos uni, bi e tridimensionais, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) O escoamento de ar em torno de uma asa de avião é um exemplo de escoamento tridimensional.
II. (  ) Um campo de escoamento uniforme é um escoamento unidirecional.
III. (  ) Um escoamento que pode ser representado por linhas de corrente é bidirecional.
IV. (  ) Um escoamento é unidimensional em uma tubulação com diâmetro variável.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta.  A sequência está correta. O escoamento de ar em torno das asas de um avião não pode ser simplificado, ou seja, seu cálculo é tridimensional. Campos de escoamento uniforme são representados unidirecionalmente. As linhas de corrente variam na direção x e y, fazendo com que o escoamento seja bidirecional. A equação da continuidade garante que o escoamento possa ser considerado unidirecional dentro de uma tubulação com diâmetro variável.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Se abrirmos uma torneira (que não tenha dispositivo de aeração ou outra derivação) com uma vazão muito pequena, a água escoa suavemente – quase “vitrificada”. Se aumentarmos a vazão, a água sai de forma agitada, caótica. Esses são exemplos de como um escoamento viscoso pode ser laminar ou turbulento, respectivamente”.
 
FOX, R. W. et al . Introdução à mecânica dos fluidos . Tradução e Revisão Técnica de: Koury R. N [2]  .  8. ed. [S.l.]: LTC, 2010. p. 66.
 
A respeito do escoamento de fluidos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (  ) O escoamento com baixo número de Reynolds será laminar.
II. (  ) Um escoamento com alto número de Reynolds será turbulento
III. (  ) Escoamentos com número de Reynolds entre 2.000 < Re < 2.400 não podem ter suas características de escoamento definidas.  
IV. (  ) A característica se um escoamento é laminar ou turbulento é definida pelo número de Reynolds.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta.  A sequência está correta. Escoamentos com números de Reynolds baixos, menores do que 2.000 são definidos como laminares. Já escoamentos com altos números de Reynolds, maiores do que 2.400 são escoamentos turbulentos. Entretanto, escoamentos com números de Reynolds que variam entre 2.000 < Re < 2.400 são definidos como escoamentos de transição. Quem define se um escoamento é laminar ou turbulento é o número de Reynolds calculado para esse escoamento.
	
	
	
· Pergunta 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“O princípio da conservação de massa para um volume de controle pode ser expresso como: a transferência total de massa para dentro ou para fora de um volume de controle durante um intervalo de tempo  t que é igual à variação total (aumento ou diminuição) da massa total dentro do volume de controle durante  t”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 151.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Esse princípio pode ser usado para explicar o funcionamento de um compressor de ar, devido ao fato de que a quantidade de massa que entra no compressor é a mesma quantidade de ar que sai do equipamento.Pois:
II. As velocidades de entrada e saída de ar diferentes são compensadas pela área de entrada e saída de ar.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao princípio da conservação de massa pelo qual, se entrar 1 kg de ar no compressor de um lado, deverá sair 1 kg de ar do outro. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois se a velocidade de entrada for maior que a de saída, essa variação será compensada pela vazão que será menor na entrada que na saída.
	
	
	
· Pergunta 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Muitos sistemas fluidos foram projetados para transportar um fluido de um local para outro a uma vazão, velocidade e diferença de elevação especificadas, e o sistema pode gerar trabalho mecânico em uma turbina, ou pode consumir trabalho mecânico em uma bomba durante esse processo”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. Tradução de Roque, K. A e Fecchio, M. M. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 156.
 
Considerando o excerto apresentado, sobre a energia mecânica, analise as afirmativas a seguir:
 
I. Uma turbina hidráulica transforma energia mecânica em energia elétrica, através da energia potencial de uma queda d’água.
II. Uma bomba transfere a energia mecânica para um fluido elevando sua pressão.
III. Um ventilador produz uma sensação agradável utilizando a energia cinética do ar.
IV. A energia mecânica de um fluido varia durante um escoamento mesmo se sua pressão, velocidade e elevação permanecerem constantes.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois uma usina hidrelétrica gera energia através da transformação da energia potencial da queda d’água em energia elétrica. Uma bomba transfere energia para o fluido aumentando sua velocidade, ou vazão, através da injeção de pressão na tubulação. O ventilador aumenta a velocidade do vento, ou sua energia cinética, produzindo uma sensação de frescor. Entretanto a energia mecânica de um fluido permanece constante se sua pressão, velocidade e elevação permanecerem constantes.
	
	
	
· Pergunta 7
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Muitas vezes nós estamos interessados no que acontece numa região particular do escoamento. O Teorema de Transporte de Reynolds fornece uma relação entre a taxa de variação temporal de uma propriedade extensiva para um sistema e aquela para um volume de controle”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da mecânica dos fluidos . Tradução da quarta edição americana de: Euryale de Jesus Zerbini. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 164.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O teorema de Reynolds é utilizado para explicar o princípio de funcionamento do desodorante.
Pois:
II. Através desse princípio o gás dentro do aerosol é expelido com uma pressão suficiente para que a massa também deixe a superfície de controle, no caso o recipiente do aerossol.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao fato do Teorema de Reynolds ser utilizado quando o produto desodorante em aerosol foi desenvolvido. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois quando o gás é expelido do recipiente (volume de controle) ele faz com que a massa do produto seja expelida também, mas somente uma quantidade suficiente para que possamos nos higienizar.
	
	
	
· Pergunta 8
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um furacão é uma tempestade tropical que se forma acima do oceano pelas baixas pressões atmosféricas. A velocidade média dos ventos em um furacão foi medida como sendo de 180 km/h. Considere-se que a massa específica do ar é de 1,2 kg/m 3 e que um arranha-céu tem 120 janelas medindo 1 m x 2 m cada.
 
Nesse sentido, calcule a força do vento sobre cada janela, que será um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
2.001 e 3.000 N.
	Resposta Correta:
	 
2.001 e 3.000 N.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois primeiramente adequamos as unidades, visto que a velocidade foi dada em km/h e a massa específica em kg/m 3. Então, vamos passar a velocidade para m/s. Logo,  = 50 m/s. A janela recebe uma força equivalente a energia cinética, ou seja: E c = m x = 1,2  x  = 1,2  x  = 1500 . Como kg = . Teremos 1500 = 1500 N/m 2
= 1.500 Pa. Agora temos que calcular a força. A pressão  é definida como a força dividida pela área, então F = P x A, ou p = F / A = x 2 m 2
= 3.000 N.
	
	
	
· Pergunta 9
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um manômetro conecta uma tubulação de óleo a uma tubulação de água conforme é mostrado na figura a seguir:
  
Fonte: Elaborada pela autora.
 
Sendo S óleo
= 0,86 e S Hg = 13,6 (S é a gravidade específica dada pela relação entre a massa específica de uma substância e a massa específica da água, por isso é adimensional) e       água
= 9.800 N/m 3 .
 
Nesse sentido, assinale a alternativa que apresente a diferença de pressão dos valores entre as tubulações de água e óleo:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
Entre 0 e 20 kPa.
	Resposta Correta:
	 
Entre 0 e 20 kPa.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a pressão no ponto 3 é igual à pressão no ponto 2, ou seja, p 2 = p 3. A pressão p 2 é dada por p água + γ água x 0,04. A pressão em p 3 é dada por p 3 = p 4
+ γ Hg x 0,08, sendo que todas as alturas foram passadas de cm para m. A pressão no ponto 4 é igual àquela aplicada no ponto 5, pois o peso específico do ar pode ser ignorado em comparação com o do óleo. Logo: p 4 = p 5
= p óleo - γ óleo x 0,06. Igualando estes valores temos que p água – p óleo
= - γ água x 0,04 +  γ Hg x 0,08 - γ óleo x 0,06 = - 9.800 x 0,04 + (13,6 x 9.800) x 0,08 – (0,86 x 9.800) x 0,06 = - 392 + 10.662,4 - 505,68 = 9.764,72 Pa = 9,7 kPa.
	
	
	
· Pergunta 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“O tubo de Pitot, mostrado na figura abaixo, é um instrumento simples utilizado para medir a velocidade de escoamentos. Mas para que a medição seja precisa é necessário que se tomem alguns cuidados, um deles deve ser que o tubo deve ter um furo bem usinado e sem presença de imperfeições”.
 
MUNSON, B. Fundamentos de mecânica dos fluidos : volume único. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 105.
 
Considerando o excerto apresentado, sobre o tubo de Pitot, analise as afirmativas a seguir:
 
I. Se o tubo tiver imperfeições o valor medido pode ser maior ou menor que a velocidade real.
II. Para medições de velocidade o tubo pode estar desalinhado horizontalmente.
III. Um tubo de Pitot com três furos conectado a transdutores de pressão é uma das melhores maneira de se reduzir os erros de medição.
IV. O conhecimento dos valores da energia cinética e de potencial nos permite calcular a velocidade.
 
Fonte: Munson (2004, p. 105).
 
MUNSON, B. Fundamentos de Mecânica dos Fluidos : volume único. São Paulo: Edgard Blucher, 2004.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, III e IV, apenas.
 
	Resposta Correta:
	 
I, III e IV, apenas.
 
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, o tubo de Pitot com imperfeições produz uma leitura falsa, diferente da verdadeira. O tubo deve estar alinhado paraobtermos uma medida precisa, ângulos maiores que 20º provocam erros consideráveis na leitura. O dispositivo de três furos é um dos mais utilizados pela facilidade de se alinhar o furo horizontalmente. O conhecimento da pressão, da energia de potencial e cinética nos permite calcular a velocidade.