Avaliação Final (Discursiva) - Individual - Mecânica dos Fluidos

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GABARITO | Avaliação Final (Discursiva) - Individual
(Cod.:828011)
Peso da Avaliação 4,00
Prova 62992405
Qtd. de Questões 2
Nota 10,00
[Laboratório Virtual – Experimento de Reynolds] Na prática experimental do laboratório virtual desta 
disciplina, você conheceu o Experimento de Reynolds, executado para observação e caracterização dos 
regimes de escoamento de um fluido com base nas forças inerciais e forças viscosas atuantes.
Considere a equação que descreve o cálculo do número de Reynolds e analise a seguinte situação:
Um professor de mecânica dos fluidos propôs para os alunos realizar o experimento de Reynolds utilizando 
água como líquido no escoamento (viscosidade dinâmica menor) e outro experimento usando óleo de motor 
(viscosidade dinâmica maior) na mesma bancada experimental. Explique em qual dos dois experimentos os 
alunos encontrarão maior velocidade de escoamento ainda com o regime de escoamento laminar (Re < 
2300)?
Resposta esperada
No experimento utilizando óleo de motor (fluido com maior viscosidade dinâmica), o número de
Reynolds será menor em comparação ao experimento utilizando água (fluido com menor viscosidade
dinâmica) nas mesmas velocidades de escoamento, justamente em função do fluido ser mais viscoso e
as forças viscosas serem mais atuantes do que as forças inerciais, o que reduzirá o valor do número de
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Reynolds. Assim, no escoamento com óleo, podemos aumentar a velocidade do fluido para valores
maiores do que a água e ainda permanecer no regime laminar (Re < 2300).
Minha resposta
Para a água, a viscosidade dinâmica (µ) é de aproximadamente 0,001 Pa.s e a densidade (¿) é de
aproximadamente 1000 kg/m³. O comprimento característico (L) é de 1 metro. Substituindo esses
valores na equação, temos: V = (Re * 0,001) / (1000 * 1) V = 0,001 * Re Para manter o regime
laminar (Re < 2300), a velocidade de escoamento deve ser menor do que: V = 0,001 * 2300 = 2,3
m/s Para o óleo de motor, vamos supor que a viscosidade dinâmica seja de aproximadamente 0,1 Pa.s
e a densidade seja de aproximadamente 900 kg/m³. O comprimento característico (L) é de 1 metro.
Substituindo esses valores na equação, temos: V = (Re * 0,1) / (900 * 1) V = 0,00011 * Re Para
manter o regime laminar (Re < 2300), a velocidade de escoamento deve ser menor do que: V =
0,00011 * 2300 = 0,253 m/s Portanto, no experimento com óleo de motor, os alunos encontrarão uma
velocidade de escoamento ainda com regime laminar (Re < 2300) menor do que no experimento com
água.
Retorno da correção
Parabéns, acadêmico(a)! Sua resposta atingiu os objetivos da questão e você atingiu o esperado,
demonstrando a competência da análise e síntese do assunto abordado, apresentando excelentes
argumentos próprios, com base nos materiais disponibilizados. Confira no quadro "Resposta esperada"
a sugestão de resposta para esta questão.
O somatório das formas de energia mecânica associadas ao escoamento de um fluido, descrito na 
mecânica dos fluidos como carga hidráulica do escoamento, é constante ao longo de uma linha de corrente 
do escoamento e é a base para o princípio de conservação de energia na dinâmica de fluidos. A equação de 
Bernoulli é uma expressão matemática representativa deste conceito. Explique por que a presença de uma 
máquina hidráulica no escoamento é uma das condições que perturbam a estrutura da linha de corrente do 
escoamento e torna inválida a aplicação da equação de Bernoulli.
Resposta esperada
Presença de máquina hidráulica no escoamento: a máquina hidráulica aumenta (no caso de uma bomba
para líquidos ou compressor/ventilador para gases) ou reduz (turbina para líquidos e gases) a energia
mecânica do fluido, consequentemente alterando a sua carga hidráulica ao longo do escoamento. A
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variação da carga hidráulica de um fluido ao longo do escoamento deve ser compensada por um outro
termo na equação de Bernoulli para manter o balanço de energia válido.
Minha resposta
A fórmula é baseada na ideia de que a energia mecânica do fluido - que é a energia devido ao seu
movimento - é constante ao longo de uma linha imaginária chamada linha de corrente. Isso significa que,
se o fluido estiver se movendo sem nenhum obstáculo em seu caminho, sua energia mecânica será a
mesma em todos os pontos dessa linha. No entanto, se houver uma máquina hidráulica, como uma
bomba ou uma turbina, no caminho do fluido, isso pode perturbar a estrutura da linha de corrente e
mudar o fluxo de energia mecânica do fluido. Por exemplo, uma bomba pode aumentar a energia
mecânica do fluido, enquanto uma turbina pode diminuí-la. Assim, a presença de uma máquina
hidráulica perturba a estrutura do fluxo do fluido, que é representada pela linha de corrente, e torna
inválida a aplicação da equação de Bernoulli. Portanto, em situações em que uma máquina hidráulica
está presente, é necessário usar outras equações ou métodos para calcular a energia mecânica do
fluido.
Retorno da correção
Parabéns, acadêmico(a)! Sua resposta atingiu os objetivos da questão e você atingiu o esperado,
demonstrando a competência da análise e síntese do assunto abordado, apresentando excelentes
argumentos próprios, com base nos materiais disponibilizados. Confira no quadro "Resposta esperada"
a sugestão de resposta para esta questão.
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