FENÔMENOS DE TRANSPORTE - Ativadade 4

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· Pergunta 1
1 em 1 pontos
	
	
	
	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:
 
 
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.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, F.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, F.
	Comentário da resposta:
	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 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, F.
   
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, F.
  
	Comentário da resposta:
	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 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as bombas são equipamentos projetados para levar um fluido de um ponto A para um ponto B. A potência da bomba depende da viscosidade do fluido. A asserção II também é uma proposição verdadeira, mas não é uma  justificativa da asserção I, pois a potência da bomba é influenciada pela viscosidade do fluido e não pelo comprimento da tubulação, portanto, a perda de carga é causada pela viscosidade do fluido. Ela é ocasionada pela tensão de cisalhamento da parede. O tamanho da tubulação influenciará na tensão de cisalhamento que, por sua vez, será causada pela viscosidade do fluido.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	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:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, III e IV, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, III e IV, apenas.
	Comentário da resposta:
	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 eficiente. Se um equipamento não dissipar sua energia térmica de uma maneira eficiente, a sua temperatura interna irá aumentar e esse fato pode provocar a queima do equipamento.
	
	
	
· Pergunta 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala de comprimento não for pequena, ou seja, se o modelo for relativamente grande. A seção de teste para grandes modelos também é grande e isso provoca o aumento dos custos do túnel de vento”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 377.
 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para estudos de escoamentos, analise as afirmativas a seguir.
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de escoamentosde corpos totalmente imersos em fluidos.
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o protótipo e o modelo.
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igual no modelo e no protótipo.
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos imersos.
 
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 o estudo adimensional e a teoria da semelhança podem fornecer dados para estudarmos as características de escoamentos em torno de corpos totalmente imersos em um fluido. Nesse tipo de estudo, é necessário mantermos a semelhança geométrica e a do número de Reynolds. O número de Weber pode ser desprezado, porque, nesse tipo de escoamento, os efeitos da tensão superficial, os quais fazem parte do cálculo do número de Weber, não são importantes.
	
	
	
· Pergunta 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	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 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:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, III e IV, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, III e IV, apenas.
	Comentário da resposta:
	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 7
1 em 1 pontos
	
	
	
	No Brasil, a construção das barragens teve ajuda dos modelos feitos em escalas menores para simular o que poderia acontecer durante os momentos críticos da construção de uma barragem, como a primeira abertura das comportas do vertedouro, o momento do enchimento do lago e se a barragem de concreto conseguiria reter o volume de água desejado. Nas figuras evidenciadas a seguir, observam-se um modelo e a sua construção real. Esses modelos sempre foram construídos com rigor técnico e são arduamente estudados em laboratório.
 
 
Considerando o exposto, sobre teoria da semelhança, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Essa teoria surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns escoamentos, por estes exigirem, muitas vezes, a solução de volumes irregulares a partir de integrais.
II. Manter as escalas geométricas e as viscosidades facilita a análise dos escoamentos utilizando a teoria da semelhança.
III. Os modelos distorcidos podem ser utilizados no estudo desses tipos de escoamento.
IV. Esses modelos não podem ser utilizados no estudo das forças exercidas sobre prédios.
 
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 a teoria da semelhança, realmente, surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns escoamentos. Muitos deles exigiam a solução de integrais triplas e o cálculo do volume para superfícies totalmente irregulares. Uma das vantagens da utilização dessa teoria consiste nos números adimensionais, como os que obtemos quando usamos escalas geométricas ou relações entre as viscosidades do modelo e do objeto que queremos construir. Justamente devido à dificuldade de se obter uma relação de semelhança entre todas as grandezas estudadas, podemos usar os modelos distorcidos. A teoria da semelhança, entretanto, também é empregada para estudar o efeito dos ventos sobre prédios ou de outras grandezas, exatamente da mesma forma que estudamos os escoamentos líquidos.
	
	
	
· Pergunta 8
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
	
	
	
	
		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, já que a água que escoa sobre o protótipo tem as mesmas propriedades adimensionais do ar, fluido da vida real do automóvel ou do avião. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica 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 9
0 em 1 pontos
	
	
	
	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?
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
Turbulento, devido a um baixo número de Reynolds.
	Resposta Correta:
	 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, 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 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um túnel aerodinâmico está esquematizado conforme a figura a seguir. Ele foi projetado para que, na seção A, a veia livre de seção quadrada de 0,2 m de cada lado tenha uma velocidade média de 60 m/s. A perda de carga entre a seção A e 0 é de 100 m e entre a seção 1 e A é de 100 m.
 
Fonte: Brunetti (2008, p. 111).
 
Sabendo que  = 12,7 N/m 3 , a diferença de pressão entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 , assinale a alternativa que apresenta o valor do intervalo para essa diferença de pressão.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
2.001 e 3.000 Pa.
	Resposta Correta:
	 
2.001 e 3.000 Pa.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativaestá correta, pois, para obtermos a diferença de pressão entre os pontos 1 e 0, precisamos, primeiramente, calcular a pressão no ponto 0, que será obtida por meio da fórmula  + + z A
=  + + z 0
+ H pA,0. Logo, = - H pA,0
(equação 1). Temos que a vazão será dada por Q = v A
A A = 30 x 0,2 x 0,2 = 1,2 m 3/s. Agora, calcularemos v 0
= = = 7,5 m/s. Substituindo esses valores na equação (1), temos que = - 100 = - 57,0 m. Agora, temos que p 0 =  x (-57,0) = 12,7 x (-57) = - 723,9 Pa. Nesse sentido, faremos o mesmo com o ponto 1, em que temos  + + z 1
=  + + z A
+ H p1,A. Logo, = - H p1,A. Portanto: = + 100 = 143 m. Então, temos que p 1 =  x (143) =12,7 x 143 = 1.816,10 Pa. Dessa forma, a diferença entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 será igual a p 1 - p 0 = 1.816,10 - (- 723,9) = 2.540 Pa