Fenomenos de Transporte - PROVA A1

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Analise a seguinte figura:
 
Fonte: Adaptada de Brunetti (2008). 
 
Na instalação dessa figura, sabe-se que a pressão indicada no manômetro instalado na seção (2) é 0,32 MPa, a vazão é de 20 l/s e a área da seção dos tubos é de 20 cm2. A perda de carga entre as seções (1) e (2) é de 2 m. Dados: água
= 104 N/m3; g = 9,81 m/2. Assim, a máquina é uma bomba ou uma turbina, porque:
Analise o fragmento a seguir.
 
“O estudo dos Fenômenos de Transporte tem por objetivo o aprendizado do escoamento dos fluidos nas diversas situações de interesse”. Estudos indicam que desde 283 a.C. os cientistas já estudam os fluidos e suas diversas aplicações. Atualmente essa área da ciência é utilizada em quase todas as nossas atividades cotidianas.
 
BRAGA FILHO, W. Fenômenos de transporte para Engenharia. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2012. p. 1.
 
A respeito da definição dos fenômenos de transporte, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
 
I. ( ) Os fenômenos de transporte são essenciais para o estudo de viabilidade de construção de uma hidroelétrica em um rio.
II. ( ) Os fenômenos de transporte são importantes para o projeto de foguetes espaciais devido ao atrito do ar.
III. ( ) Os fenômenos de transporte são ferramentas fundamentais no projeto de tubulações para escoamento de gás natural.
IV. ( ) Corações e rins artificiais são realidades no transplante de pacientes no Brasil devido ao estudo dos fenômenos de transporte.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
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).
 
 
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/m3 e  = 1,89 x 10-5 kg/m.s. Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC,  = 1,269 kg/m3 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:
Um medidor de vácuo conectado a uma câmara exibe a leitura de 11,6 psi no seu mostrador em um local onde a pressão atmosférica foi medida com um manômetro e a leitura informada foi igual a 29 psi. Com esses dados é possível obtermos a pressão absoluta nessa câmara. Nesse sentido, assinale a alternativa que indique a pressão absoluta na câmara:
Leia o excerto a seguir.
 
“A Aquamarine Power, uma empresa de energia das ondas, localizada na Escócia, desenvolveu um inovador conversor hidroelétrico de energia das ondas, conhecido como Ostra. O dispositivo Ostra consiste em uma simples aba mecânica articulada, conectada ao fundo do mar, em torno de 10m de profundidade. Conforme as ondas passam, elas forçam a aba a se mover; a aba, por sua vez, aciona pistões hidráulicos que entregam água à alta pressão, por uma tubulação, a uma turbina elétrica situada em terra”.
 
FOX, R. W. et al. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 8. ed. LTC Editora, 2010. p. 153.
 
Considerando o exposto, sobre a produção de energia elétrica a partir das ondas do mar, analise as afirmativas a seguir.
 
I. A energia do movimento das ondas é denominada energia cinética.
II. A energia potencial, nesse exemplo, é maior do que a energia cinética.
III. Existe força de pressão, pois o dispositivo se encontra a 10m de profundidade.
IV. O aproveitamento das ondas do mar para gerar energia elétrica é um ramo em expansão em fenômenos de transporte.
 
Está correto o que se afirma em: 
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:
A viscosidade descreve a fluidez de um fluido. O peso de 30 cm3 de um óleo lubrificante é igual a 25,8 N. A viscosidade cinemática desse óleo é 10-5 m2/s. Considerando a aceleração da gravidade como igual a g = 9,80 m/s2, a viscosidade dinâmica desse óleo é um número:
Leia o trecho a seguir.
 
A Lei de Pascal nos diz que “a pressão aplicada num ponto de um fluido em repouso transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido” e que “a pressão aplicada a um fluido confinado aumenta a pressão em todo o fluido na mesma medida”, sendo que esse é o princípio utilizado em muitos equipamentos hidráulicos.
 
BRUNETTI, F. Mecânica dos Fluidos. 2. ed. rev. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. p. 21.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: fundamentos e aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2011. p. 60.
 
A respeito da Lei de Pascal, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
 
I. ( ) Esse princípio é utilizado em dispositivos que transmitem e ampliam uma força pela pressão aplicada num fluido, como a prensa hidráulica.
II. ( ) Essa lei define que pressão e força são a mesma grandeza.
III. ( ) Dois cilindros hidráulicos com áreas diferentes podem ser conectados, e o maior pode exercer uma força proporcionalmente maior do que a força aplicada ao menor.
IV. ( ) A relação entre áreas é chamada de “ganho mecânico ideal”.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
Leia o excerto a seguir.
 
“Sempre é possível fornecer uma interpretação física dos grupos adimensionais. Essas interpretações podem ser úteis na análise dos escoamentos. Por exemplo, o número de Froude é um indicativo da relação entre a força devido à aceleração de uma partícula fluida e a força devido à gravidade (peso)”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 359.
 
Considerando o exposto, sobre grandezas adimensionais, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O número de Froude é usado em escoamentos com superfície livre.
II. O número de Euler é usado em problemas relacionados com diferenças de pressão.
III. O número de Mach é usado em problemas em que a compressibilidade do fluido é importante.
IV. O número de Reynolds determina a velocidade de um escoamento.
 
Está correto o que se afirma em:
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, analiseas 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.y2 + b.y + c. Sendo que c = 0.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: