experimento jato

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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUIDOS 
JATOS LIVRES 
 
INSTRUÇÕES GERAIS 
 
 
 
1. Nesta prática, o escoamento do tipo jato livre será estudado, observando de 
forma experimental a influência das principais variáveis do sistema. 
 
2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da 
experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do 
VirtuaLab. 
 
3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial 
VirtuaLab” presente neste Roteiro. 
 
4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as 
instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 
 
5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação 
de Resultados”. 
 
 
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JATOS LIVRES 
RECOMENDAÇÕES DE ACESSO 
 
PARA ACESSAR O VIRTUALAB 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 
2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 
3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 
4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 
5. Realize teste de velocidade da internet. 
 
Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos 
Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção 
de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ 
Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com 
nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por 
Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! 
ATENÇÃO: 
O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER 
ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. 
O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIA RAM DE 4 GB. 
SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO 
BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE 
ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 
 
 
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PERGUNTAS FREQUENTES 
 
 
1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. 
 
d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> 
“Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o 
computador. 
 
 
 
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2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente 
novamente. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Verifique se o navegador está atualizado. 
 
 
 
 
 
 
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DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO 
 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
 
• Painel elétrico de comando; 
• Bomba de deslocamento positivo; 
• Tanques; 
• Cronômetro; 
• Válvula do tipo esfera; 
• Bicos. 
 
 
PROCEDIMENTOS 
 
1. COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DO EXPERIMENTO 
 
Para dar início ao laboratório virtual de jatos livres, é necessário que você reconheça 
os principais recursos disponíveis. Após o carregamento, será exibido um Guia de 
utilização, onde serão explicados alguns mecanismos de operação necessários 
durante a operação dos componentes. 
 
2. PREENCHENDO O TANQUE VERTICAL 
 
Habilite o cronômetro. Em seguida, ligue a bomba e configure a vazão através do 
potenciômetro. Cronometre o tempo necessário para preencher o volume do total 
do tanque vertical. 
 
 
 
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3. CALCULANDO O COEFICIENTE DE DESCARGA 
 
Inicialmente, mova o bico de 10 mm para a torneira. Visualize a medida de forma 
precisa no tanque vertical e anote. Esse valor corresponde a h1. Em seguida, abra a 
válvula, permitindo a passagem da água e cronometre o tempo de descarga até a 
segunda altura definida, h2. Na tabela abaixo, preencha as alturas escolhidas e o 
tempo cronometrado. Repita o procedimento 5 vezes. 
 
Orifício com diâmetro de 10 mm 
Intervalo 1 Intervalo 2 Intervalo 3 Intervalo 4 Intervalo 5 
h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 
 
Tempo 1 Tempo 2 Tempo 3 Tempo 4 Tempo 5 
 
Coeficiente de 
Descarga 1 
Coeficiente de 
Descarga 2 
Coeficiente de 
Descarga 3 
Coeficiente de 
Descarga 4 
Coeficiente de 
Descarga 5 
 
Coeficiente de Descarga Médio 
 
Desvio Padrão 
 
Desvio Relativo 
 
Tabela 1 – Medições com o orifício de 10 mm. 
 
O cálculo do coeficiente de descarga é feito utilizando a Equação (6) do resumo 
teórico. São necessários para este cálculo os seguintes valores: 
 
➢ Atanque é a área da seção transversal do tanque (tanque vertical), em milímetros 
quadrados; 
➢ Aorifício é a área do orifício, em milímetros quadrados; 
➢ h1 é o nível 1 do tanque, em metros; 
 
 
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➢ h2 é o nível 2 do tanque, em metros; 
➢ t é o tempo de descarga, em segundos; 
➢ g é a aceleração da gravidade (9,81 m s2⁄ ); 
 
Os valores de Atanque e Aorifício podem ser encontrados utilizando as equações (9) e 
(10). Os valores de h1 e h2 são definidos pelo usuário e o tempo será obtido no 
laboratório virtual. 
Remova o bico de 10 mm. Em seguida, repita o mesmo procedimento descrito acima 
com os bicos de 4, 6 e 8 mm, preenchendo as suas respectivas tabelas. 
 
Orifício com diâmetro de 8 mm 
Intervalo 1 Intervalo 2 Intervalo 3 Intervalo 4 Intervalo 5 
h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 
 
Tempo 1 Tempo 2 Tempo 3 Tempo 4 Tempo 5 
 
Coeficiente de 
Descarga 1 
Coeficiente de 
Descarga 2 
Coeficiente de 
Descarga 3 
Coeficiente de 
Descarga 4 
Coeficiente de 
Descarga 5 
 
Coeficiente de Descarga Médio 
 
Desvio PadrãoDesvio Relativo 
 
Tabela 2 – Medições com o orifício de 8 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Orifício com diâmetro de 6 mm 
Intervalo 1 Intervalo 2 Intervalo 3 Intervalo 4 Intervalo 5 
h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 
 
Tempo 1 Tempo 2 Tempo 3 Tempo 4 Tempo 5 
 
Coeficiente de 
Descarga 1 
Coeficiente de 
Descarga 2 
Coeficiente de 
Descarga 3 
Coeficiente de 
Descarga 4 
Coeficiente de 
Descarga 5 
 
Coeficiente de Descarga Médio 
 
Desvio Padrão 
 
Desvio Relativo 
 
Tabela 3 – Medições com o orifício de 6 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Orifício com diâmetro de 4 mm 
Intervalo 1 Intervalo 2 Intervalo 3 Intervalo 4 Intervalo 5 
h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2 
 
Tempo 1 Tempo 2 Tempo 3 Tempo 4 Tempo 5 
 
Coeficiente de 
Descarga 1 
Coeficiente de 
Descarga 2 
Coeficiente de 
Descarga 3 
Coeficiente de 
Descarga 4 
Coeficiente de 
Descarga 5 
 
Coeficiente de Descarga Médio 
 
Desvio Padrão 
 
Desvio Relativo 
 
Tabela 4 – Medições com o orifício de 4 mm. 
 
 
 
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4. ANALISANDO O ALCANCE HORIZONTAL 
 
Preencha novamente o tanque vertical com o volume máximo. Em seguida, conecte 
novamente o bico com orifício de 10 mm. Depois, selecione um nível de referência. 
Esse valor deve estar entre 700 e 300 mm. Insira na Tabela 5 o valor de referência 
escolhido para o nível de referência (h). 
Logo depois, encontre o valor de alcance experimental. Inicialmente, acione a válvula 
para liberar a água do tanque vertical. Ligue a bomba e utilize o potenciômetro para 
regular a vazão de entrada do tanque. O potenciômetro deve ser posicionado de 
forma que o nível do tanque vertical permaneça praticamente estável no valor 
escolhido como nível de referência. Com o alcance horizontal estabilizado, desloque 
o acrílico de referência de forma que o jato esteja o mais próximo do acrílico sem que 
o jato esteja colidindo com o equipamento. 
Em seguida, preencha a tabela com o valor do alcance horizontal experimental para o 
diâmetro do orifício utilizado. Aplique a Equação 17 do resumo teórico para encontrar 
o coeficiente de velocidade, que utiliza os dados obtidos anteriormente na Tabela 5. 
Aplique também a Equação 3 do resumo teórico para encontrar a velocidade real do 
jato livre, que utiliza os dados obtidos anteriormente na Tabela 5. 
 
Diâmetro do Orifício (D) 10 8 6 4 
Nível de referência (h) 
Velocidade teórica do jato (𝑣𝑡) 
Alcance horizontal teórico (∆𝑥𝑡𝑒) 
Alcance horizontal experimental (Δx𝑒𝑥𝑝) 
Coeficiente de velocidade (𝑐𝑣) 
Velocidade real do jato (𝑣𝑟) 
Tabela 5 – Dados teóricos e experimentais do alcance horizontal. 
 
Repita as instruções desta etapa para os diâmetros de 8, 6 e 4 mm, completando a 
Tabela 5 com os dados necessários. 
 
 
 
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5. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo 
com o que foi observado nos experimentos. 
 
 
 
 
 
 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
 
 
1. A média entre os valores do coeficiente de descarga para um mesmo orifício 
representa bem a amostra? Quais são as possíveis fontes de erro? 
 
 
 
2. O que se pôde observar com a variação dos diâmetros? 
 
 
 
3. Os valores do alcance horizontal calculado e do alcance horizontal experimental 
são iguais? Caso sejam diferentes, quais são as possíveis fontes de erro? 
 
 
 
4. O que foi possível observar com diâmetros diferentes do orifício em relação ao 
alcance horizontal e a velocidade? 
 
 
 
 
 
 
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TUTORIAL VIRTUALAB 
 
 
1. COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DA PRÁTICA 
 
Utilize a barra de rolagem para realizar a leitura de todo o texto no guia. Clique na barra 
com o botão esquerdo do mouse e arraste para baixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Após concluir a leitura do guia, feche-o. Clique com o botão esquerdo do mouse no 
botão “FECHAR”. 
 
 
 
Explore o menu de visualizações. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre cada 
opção e note o que será evidenciado. Observe também que cada visualização possui um 
atalho. 
 
 
 
 
 
 
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Agora, explore as opções auxiliares localizadas no canto interior direito da tela. Elas 
servem para facilitar a visualização e destacar os itens da prática. 
 
 
 
Habilite as opções e o bloco de notas. Clique no botão esquerdo do mouse sobre os 
itens. 
 
 
 
 
 
 
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Agora, aproxime a visualização da graduação dos tanques. Com o cursor do mouse sobre 
a régua, clique na tecla “Q”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. PREENCHENDO O TANQUE VERTICAL 
 
Inicialmente, habilite o cronometro. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre ele. 
 
 
 
Note que o sistema do cronômetro será exibido na lateral esquerda da tela. O botão 
esquerdo do cronômetro inicia/para a contagem e o botão direito reinicia a contagem 
exibida no display. 
Acima do cronômetro é exibida uma escala de tempo. Essa ferramenta possibilita que o 
tempo seja contabilizado até 10x mais rápido que o normal. 
 
 
 
 
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Mude a visualização para o painel de controle, “Alt+2”. 
Ligue a bomba. Clique no botão esquerdo do mouse sobre o respectivo botão. 
 
 
 
Em seguida, defina a vazão da bomba configurando o potenciômetro. Clique com o 
botão esquerdo do mouse e arraste para o sentido horário. 
 
 
 
 
 
 
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A marcação branca serve de referência para o equipamento, quando a marcação não 
puder mais girar no sentido horário, a vazãoserá máxima. 
Volte a visualização para a bancada, “Alt+1” 
Cronometre o tempo necessário para encher o tanque vertical. Clique com o botão 
esquerdo do mouse no botão para iniciar a contagem. 
 
 
 
Um sensor de nível fica localizado na parte superior do tanque, quando o nível da água 
deslocar a boia do sensor, um comando será fornecido para a bomba, interrompendo 
sua operação e impedindo que o tanque vertical transborde. 
Zere o cronometro. Com o botão esquerdo clique no respectivo botão do cronômetro 
para zerar o valor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. CALCULANDO O COEFICIENTE DE DESCARGA 
 
Inicialmente, mova o bico de 10 mm para a torneira. Clique com o botão esquerdo do 
mouse sobre o bico de 10 mm. 
 
 
 
Escolha os valores de h1 e h2. Anote-os. 
Aproxime a visualização da escala do tanque para melhor visualização. Com o cursor do 
mouse sobre a graduação do tanque, aperte a tecla “Q”. 
 
 
 
 
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Abra a válvula para permitir a passagem da água para o tanque horizontal. Clique na 
válvula com o botão esquerdo do mouse. 
 
 
 
Logo em seguida, comece a cronometrar o tempo. Com o botão esquerdo do mouse, 
clique no botão indicado. 
 
 
 
 
 
 
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Preencha a tabela que está disponível na página 6 desse roteiro. Repita o procedimento 
5 vezes com intervalos diferentes. 
Com todos os dados preenchidos, calcule o coeficiente de descarga. A orientação para 
realizar este cálculo está na página 6 deste roteiro. 
Com toda a tabela preenchida, retire o bico de 10 mm da torneira. Clique na ponta da 
torneira com o botão esquerdo do mouse. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. ANALISANDO O ALCANCE HORIZONTAL 
 
Preencha novamente o tanque vertical. Caso tenha dúvida, volte para o passo 2 deste 
roteiro. Em seguida, repetindo o procedimento do passo 3, encaixe o bico de 10 mm na 
torneira. Agora, selecione um nível de referência. Esse valor deve estar entre 700 e 
300 mm. Para facilitar a visualização, aproxime a câmera da graduação em milímetros 
do tanque. Com o cursor do mouse sobre a escala, aperte a tecla “Q”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Encontre o valor do alcance horizontal. Primeiro, abra a torneira. Clique com o botão 
esquerdo do mouse sobre ela. 
 
 
 
Ligue a bomba. Com o botão esquerdo do mouse, clique no botão verde do painel de 
controle. 
 
 
 
 
 
 
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Utilize o potenciômetro para regular a vazão de entrada do tanque. O potenciômetro 
deve ser posicionado de forma que o nível do tanque vertical permaneça praticamente 
estável no valor escolhido como nível de referência. Clique com o botão esquerdo e 
arraste. 
 
 
 
Com o alcance horizontal estabilizado, desloque o acrílico de referência de forma que o 
jato esteja o mais próximo do acrílico sem que o jato esteja colidindo com o 
equipamento. Clique com o botão esquerdo do mouse e arraste a régua até o local 
correspondente. 
 
 
 
 
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Em seguida, preencha a tabela que está localizada no item 4 desse roteiro com o valor 
do alcance horizontal experimental para o diâmetro do orifício utilizado. 
Aplique a Equação 17 do Resumo Teórico para encontrar o coeficiente de velocidade, 
que utiliza os dados obtidos anteriormente na Tabela 5. Aplique também a Equação 3 
do resumo teórico para encontrar a velocidade real do jato livre, que utiliza os dados 
obtidos anteriormente na Tabela 5. 
Como é possível observar na imagem abaixo, a saída de água ocorre na marcação de 115 
mm. Em relação a altura vertical (H), que é a altura entre o centro do bico e a o plano 
de referência em que é realizada a medição do alcance horizontal, seu valor neste 
laboratório é igual a 145 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
H= 1,45 mm 
 
 
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5. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com 
o que foi observado nos experimentos.