ATIVIDADE 4 (A4) GRA0741 FENOMENOS DE TRANSPORTE

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Pergunta 1
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da resposta:
Leia o excerto a seguir.
“Os escoamentos em canais, rios, vertedouros e aqueles em torno de cascos de
navios são bons exemplos de escoamentos em uma superfície livre. As forças
gravitacional e de inércia são importantes nessa classe de problemas. Assim, o
número de Froude se torna um parâmetro importante de semelhança”.
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos
Fluidos . São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 379.
A respeito dos escoamentos em superfícies livre, analise as afirmativas a seguir
e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
I. (   ) As variáveis geométricas são importantes nesse tipo de escoamento.
II. (   ) O número de Reynolds é importante nesse tipo de escoamento.
III. (   ) O modelo e o protótipo operam no mesmo campo gravitacional.
IV. (  ) A escala de velocidade é o quadrado da escala de comprimento nesse tipo
de estudo.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, V, F.
  
V, V, V, F.
Resposta correta. A alternativa está correta. As variáveis geométricas são
importantes em todos os tipos de escoamento, assim como o número de
Reynolds. O modelo e o protótipo apresentam o mesmo campo
gravitacional, logo, podemos desprezar esse fator. Já a escala de
velocidade é determinada pela raiz quadrada da escala do comprimento.
Pergunta 2
Leia o excerto a seguir.
“A Lei de Fourier é oriunda da observação fenomenológica, ou seja, ela foi
desenvolvida a partir de fenômenos observados: a generalização de evidências
experimentais exaustivas, ao invés da dedução a partir de princípios gerais. Essa
lei define a propriedade do material que se denomina condutividade térmica”.
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos :
Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro:
LTC, 2005. p. 402. 
Alguns valores tabelados dessa propriedade estão mostrados na seguinte
figura:
1 em 1 pontos
1 em 1 pontos
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Comentário
da resposta:
Fonte: Moran et al. (2005, p. 402).
A respeito da condutividade térmica, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
I. ( ) As maiores condutividades térmicas são apresentadas pelos metais puros.
II. ( ) O hidrogênio possui uma maior condutividade térmica do que o dióxido de
carbono.
III. ( ) O mercúrio possui uma menor condutividade térmica do que a água.
IV. ( ) Os sólidos não metálicos apresentam menor condutividade térmica do que
os gases.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, F.
V, V, F, F.
Resposta correta. A alternativa está correta. Realmente, as maiores
condutividades térmicas são apresentadas pelo zinco e prata, que estão
classi�cados no grupo dos metais puros. Enquanto a condutividade térmica
do hidrogênio é de 0,1 W/m.K, a do dióxido de carbono é de 0,01 W/m.K, ou
seja, ela é 10 vezes maior. A condutividade térmica do mercúrio é quase 10
vezes maior do que a água. Já os sólidos não metálicos apresentam uma
condutividade térmica quase 100 vezes maior do que os gases.
Pergunta 3
Leia o excerto a seguir.
“A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com a
natureza do escoamento do fluido em convecção forçada: quando o escoamento
é causado por meios externos e convecção natural e quando o escoamento é
originado a partir de diferenças de massas específicas causadas por variações
de temperatura no fluido”.
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e
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Comentário
da resposta:
de Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 5.
Considerando o exposto, sobre transferência de calor por convecção, analise as
afirmativas a seguir.
I. O escoamento de ar feito por um ventilador é um exemplo de convecção
forçada.
II. A água aquecendo no fogo é um exemplo de convecção natural.
III. Os ventos que fazem um gerador eólico produzir energia são exemplos de
convecção natural.
IV. A neve caindo em um dia de muito frio é um exemplo de convecção natural.
Está correto o que se afirma em:
I, III e IV, apenas.
I, III e IV, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois processos envolvendo
convecção forçada têm equipamentos envolvidos, como ventiladores e
bombas. O fogo faz com que a convecção seja forçada. Assim, se a água se
aquecesse, devido a uma temperatura ambiente, o processo seria natural.
Os ventos são exemplos de convecção natural, assim como a formação da
neve em função de baixas temperaturas.
Pergunta 4
Em uma teoria, compreende-se a radiação como a propagação de ondas
eletromagnéticas com as propriedades de uma onda, por exemplo, frequência e
comprimento. Os raios gama, os raios X e a radiação ultravioleta (UV) que
possuem pequeno comprimento de onda são de interesse dos físicos de alta
energia e dos engenheiros nucleares, enquanto as micro-ondas e as ondas de
rádio que possuem grandes comprimentos de onda são de interesse dos
engenheiros da área elétrica.
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos :
Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro:
LTC, 2005. 
A respeito do exposto, especificamente sobre o espectro eletromagnético das
ondas, verifica-se que ele está delineado na seguinte figura:
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Comentário da
resposta:
Fonte: Moran et al. (2005, p. 514).
Quanto ao espectro de radiação, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
I. (   ) Os raios gama possuem o menor espectro de radiação.
II. (  ) A radiação infravermelha possui um espectro de radiação maior do que a
radiação ultravioleta. 
III. (   ) O raio-X possui o maior espectro de radiação.
IV. (  ) A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é: violeta, azul,
verde, amarelo e vermelho.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, F.
V, V, F, F.
Resposta correta.  A alternativa está correta, pois o índice de radiação dos
raios gama varia entre 10 -5
e 10 -4 m, ou seja, é o menor espectro de radiação. O índice de
radiação infravermelha é da ordem de 1 a 10 2
m, enquanto o da radiação ultravioleta é de 10 -2 a 10 -1
m, ou seja, o espectro de radiação infravermelha é maior do que o da
radiação ultravioleta. Quem possui o maior espectro de radiação é o
micro-ondas. A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é:
vermelho, amarelo, verde, azul e violeta.
Pergunta 5
É preciso estudar o escoamento de água em uma válvula que alimenta uma
tubulação. A válvula possui diâmetro de 305 mm. A vazão na válvula é de 1,7 m
3 /s e o fluido utilizado no modelo também é água na mesma temperatura da
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Comentário da
resposta:
que escoa no protótipo. A semelhança entre o modelo e o protótipo é completa e
o diâmetro da seção de alimentação no modelo é igual a 38,10 mm. Nesse
sentido, a vazão de água no modelo é um número entre:
0,21 e 0,30 m 3/s.
0,21 e 0,30 m3/s.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para garantir a
semelhança entre o modelo e o protótipo, o número de Reynolds deve
obedecer à relação Re m
= Re, ou seja, = . Como os �uidos utilizados no protótipo e no
modelo são os mesmos, temos que = . A vazão na válvula é dada
pela fórmula Q = V . A. Então, =  = = . Portanto:
Q m
= x 1,7 = 0,212 m 3/s.
Pergunta 6
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Comentário
Leia o excerto a seguir.
“O poder do uso da análise dimensional e da similaridade para suplementar a
análise experimental pode ser ilustrado pelo fato de que os valores reais dos
parâmetros dimensionais, como densidade ou velocidade, são irrelevantes.
Desde que os ’s independentes sejam iguais entre si, a similaridade é atingida,
mesmo que sejam usados fluidos diferentes”.
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e
Aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 242.
A partir do exposto, sobre a teoria da similaridade, analise as asserções a seguir
e a relação proposta entre elas.
I. Pode-se testar um modelo de avião ou automóvel em um túnel de água.
Pois:
II. Se os ’s independentes obtidos no teste foram iguais entre si, o fluido não
importa.
A seguir, assinale a alternativa correta.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma
justi�cativa correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é
uma justificativa correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois
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da resposta: a asserção I é uma proposição verdadeira, já que a água que escoa sobre o
protótipo tem as mesmas propriedades adimensionais do ar, �uido da vida
real do automóvel ou do avião. A asserção II também é uma proposição
verdadeira e justi�ca a I, pois a velocidade do modelo e a do protótipo
podem ser obtidas pela teoria da semelhança. Esse princípio também é
válido para o modelo inverso, ou seja, podemos testar o protótipo de um
submarino em um túnel de vento.
Pergunta 7
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Comentário
da resposta:
Leia o excerto a seguir.
“Em face da revolução da tecnologia da informação nas últimas décadas, um
forte aumento da produtividade industrial trouxe uma melhoria na qualidade de
vida ao redor do mundo. Muitas descobertas importantes na tecnologia da
informação vêm sendo viabilizadas por avanços na engenharia térmica que
garantiam o controle preciso de temperatura em sistemas abrangendo desde
tamanhos de nanoescala, em circuitos integrados, até grandes centrais de dados
repletas de equipamentos que dissipam calor”.
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e
de Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 24.
Considerando o exposto, sobre energia térmica, analise as afirmativas a seguir.
I. Melhorias em circuitos impressos permitem que eles se tornem menores,
mesmo dissipando mais energia térmica.
II. Nós já atingimos o máximo da capacidade de processamento de um microchip
por causa da capacidade térmica de dissipação de calor.
III. Grandes equipamentos computacionais precisam de salas refrigeradas para
garantir uma boa dissipação térmica.
IV. A incorreta dissipação térmica de um componente pode levar à sua queima
quando em funcionamento.
Está correto o que se afirma em:
I, III e IV, apenas.
I, III e IV, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois avanços na engenharia
térmica permitiram melhorias em circuitos impressos, ou seja, eles são mais
potentes, mesmo dissipando mais energia térmica. Ainda não atingimos o
máximo da capacidade de processamento de um microchip. Isso sempre é
possível se aumentar a capacidade de processamento. Assim, essa barreira
ainda está longe de ser alcançada. Grandes computadores precisam de
salas refrigeradas para garantir uma dissipação térmica e�ciente. Se um
equipamento não dissipar sua energia térmica de uma maneira e�ciente, a
sua temperatura interna irá aumentar e esse fato pode provocar a queima
do equipamento.
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Pergunta 8
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Comentário
da resposta:
Uma canoa de alumínio se move horizontalmente ao longo da superfície de um
lago a uma velocidade constante de 10 km/h. A temperatura da água do lago é
de 20 ºC, especificamente naquela época do ano. O fundo da canoa tem 5 m de
comprimento e é plano. A lagoa não apresenta ondas e a água somente é
agitada pelos remos da canoa. Sabe-se que a viscosidade cinemática é igual a
1,407 x 10 -5
m/s, todavia, deseja-se saber se a camada limite no fundo da canoa possui um
escoamento laminar ou turbulento devido a qual número de Reynolds?
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, primeiramente,
adequamos as unidades. Logo, a velocidade de 10 km/h será igual a uma
velocidade de = 2,78 m/s. Agora, calcularemos o número de
Reynolds, que será dado por Re = = = 987.917,56. Dessa
forma, o escoamento será turbulento na camada limite.
Pergunta 9
É preciso prever o arrasto aerodinâmico de um automóvel esportivo. Essa
previsão deve ser feita a 50 km/h com temperatura de 25ºC. Assim, engenheiros
automotivos desenvolveram um túnel de vento para testar um protótipo
modelado em uma escala 1 : 4, conforme a figura a seguir. Esse túnel de vento
está localizado em um prédio sem aquecimento. A temperatura do ar nesse
túnel é de 5ºC.
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 240).
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Resposta Selecionada:
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Comentário
da resposta:
Sabe-se que o modelo é geometricamente similar ao protótipo. Além disso, é
similar ao ar em relação à pressão atmosférica e a temperatura é igual a 25 ºC.
Com isso, temos  = 1,1849 kg/m 3 e  = 1,89 x 10 -5 kg/m.s.
Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC,  = 1,269 kg/m 3 e  =
1,754 x 10 -5 kg/m.s. Nesse sentido, a velocidade do vento que os engenheiros
devem colocar no túnel para atingir a similaridade entre o modelo e o protótipo
deverá ser um número entre:
101 e 200 km/h.
101 e 200 km/h.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois existe somente uma
função  independente, ou seja, a equação da similaridade será válida se
 = , em que devemos utilizar o número de Reynolds para
obtermos a similaridade. Então, temos que = Re m
=   = = Re p
= . Assim, podemos resolver essa equação isolando a velocidade
desconhecida no túnel de vento para os testes do modelo, V m. Desse
modo, a equação será igual a V m = V p   = 50 x
 x  x 4 = 177,02 km/h.
Pergunta 10
Resposta
Selecionada:
Leia o excerto a seguir.
“A perda de carga denominada h L representa a altura adicional a qual o fluido
precisa ser elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. A
perda de carga é causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à
tensão de cisalhamento na parede”.
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e
Aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 285.
A partir do exposto, sobre perda de carga, analise as asserções a seguir e a
relação proposta entre elas.
I. É possível afirmar que a potência da bomba será proporcional ao comprimento
do tubo e à viscosidade do fluido.
Pois:
II. Quanto maior for o comprimento da tubulação, maior será a perda de carga e,
quanto mais viscoso for um fluido, maior também será a sua perda de carga.
A seguir, assinale a alternativa correta.
1 em 1 pontos
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Comentário
da resposta:
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma
justi�cativa correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II
não é uma justificativa correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as bombas são
equipamentos projetados para levar um �uido de um ponto A para um
ponto B. A potência da bomba depende da viscosidade do �uido. A
asserção II também é uma proposição verdadeira, mas não é uma 
justi�cativa da asserção I, pois a potência da bomba é in�uenciada pela
viscosidade do �uido e não pelo comprimento da tubulação, portanto, a
perda de carga é causada pela viscosidade do �uido. Ela é ocasionada pela
tensão de cisalhamento da parede. O tamanho da tubulação in�uenciará na
tensão de cisalhamento que, por sua vez, será causada pela viscosidade do
�uido.