Fenômenos de Transporte - Atividade

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<p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>UAC00047 Fenômenos de Transporte Período 2024.1 Profa. Edilma Pereira Oliveira</p><p>Discente: _________________________________________________________________________</p><p>Atividade para ser entregue</p><p>Capítulo 1: Introdução e conceitos fundamentais</p><p>Capítulo 2: Estática dos fluidos</p><p>Capítulo 3: Cinemática dos fluidos</p><p>Capítulo 4: Equações de conservação na forma integral para volume de controle finito</p><p>Observações Importantes!</p><p>(1) A Atividade deve ser entregue no Sigaa até o horário das 23h59min do 12/08/2024;</p><p>(2) A Atividade servirá para computar as frequências nas aulas dos dias 15/07 (3 aulas), 20/07 (1 aula</p><p>EaD), 22/07 (3 aulas), 27/07 (1 aula EaD), 29/07 (3 aulas) e 03/08 (1 aula EaD).</p><p>(3) A Atividade deve ser respondida de lápis (visível) ou caneta (preta ou azul) em qualquer tipo de papel,</p><p>sem rasuras ou sujeiras;</p><p>(4) A capa das respostas é a própria lista cedida, digitalize e transforme o documento em um único pdf</p><p>contendo nome completo do discente;</p><p>(5) Não será aceito respostas das listas feitas em rascunhos, sem organização e sem letra legível;</p><p>(6) Não será aceito questões idênticas aos dos colegas, cada aluno elabore a sua, mesmo que estudem juntos</p><p>cada um tem uma interpretação e dissertação diferente;</p><p>(7) A atividade deve ser respondida de forma dissertativa. Questões não dissertadas não serão consideradas</p><p>na pontuação;</p><p>(8) Só será pontuada 2,0 pontos a lista que estiver 100% concluídas (15 questões respondidas) e as</p><p>frequências serão computadas com a entrega das listas parcialmente concluídas (pelo menos 50% das</p><p>questões respondidas).</p><p>(9) Não será aceito cópia do solucionário e nem respostas copiadas dos livros textos.</p><p>(10) As respostas devem seguir o procedimento de solução: 1. Dados; 2. Achar; 3. Esquema; 4.</p><p>Considerações/Hipóteses; 5. Equações Básicas; 6. Propriedades; 7. Análise dissertativa; 8. Comentários</p><p>ou conclusões.</p><p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>Capítulo 1: Introdução e Conceitos Fundamentais</p><p>1. Fluidos com viscosidades 𝜇1 = 0,15 𝑁. 𝑠/𝑚2, 𝜇2 = 0,5 𝑁. 𝑠/𝑚2 e 𝜇3 = 0,2 𝑁. 𝑠/𝑚2 estão contidos</p><p>entre duas placas (cada placa tem área de 1𝑚2). As espessuras são ℎ1 = 0,5 𝑚𝑚, ℎ2 = 0,25 𝑚𝑚 e</p><p>ℎ3 = 0,2 𝑚𝑚, respectivamente. Determine a velocidade constante 𝑉 da placa superior e as velocidades</p><p>das duas interfaces causadas por uma força 𝐹 = 100𝑁. Trace o gráfico da distribuição da velocidade.</p><p>2. Uma chapa plana fina de dimensões 20 𝑐𝑚 × 20 𝑐𝑚 é puxada horizontalmente com uma velocidade</p><p>de 1 𝑚/𝑠 sobre uma camada de óleo de 3,6 𝑚𝑚 de espessura entre duas chapas planas, uma</p><p>estacionaria e outra movendo-se com velocidade constante de 0,3 𝑚/𝑠 como mostra a figura. A</p><p>viscosidade dinâmica do óleo é 0,027 𝑃𝑎 ∙ 𝑠. Considerando que a velocidade da camada de óleo varie</p><p>linearmente.</p><p>a) Trace o perfil de velocidade e determine o ponto em que a velocidade do óleo seja nula.</p><p>b) Determine a força que precisa ser aplicada sobre a chapa para manter o movimento.</p><p>3. A pressão no pneu de um automóvel depende da temperatura do ar do pneu. Quando a temperatura do</p><p>ar é de 25ºC, o calibrador indica 210kPa. Se o volume do pneu é de 0,025m3, determine o aumento de</p><p>pressão no pneu quando a temperatura do ar no pneu aumenta para 50ºC. Determine também a</p><p>quantidade de ar que deve ser drenada para restauras a pressão ao seu valor original nesta temperatura.</p><p>Considere que a pressão atmosférica seja de 100kPa.</p><p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>Capítulo 2: Estática dos Fluidos</p><p>4. Um cubo de carvalho maciço, de volume 125 𝑚𝑙, é mantido submerso por um tirante, conforme</p><p>mostrado. Calcule a força real da água sobre a superfície inferior do cubo e a tração no tirante.</p><p>5. Considere um tanque contendo mercúrio, água, benzeno e ar conforme mostrado. Determine a pressão</p><p>do ar (manométrica). Determine o novo nível de equilíbrio do mercúrio no manômetro, se uma abertura</p><p>for feita na parte superior do tanque.</p><p>6. Água flui para baixo ao longo de um tubo inclinado de 30º em relação à horizontal conforme mostrado.</p><p>A diferença de pressão 𝑝𝐴 − 𝑝𝐵 é causada parcialmente pela gravidade e parcialmente pelo atrito.</p><p>Deduza uma expressão algébrica para a diferença de pressão. Calcule a diferença de pressão se 𝐿 =</p><p>1,5 𝑚 e ℎ = 150 𝑚𝑚.</p><p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>Capítulo 3: Cinemática dos fluidos</p><p>7. Considere o seguinte campo de velocidade em regime permanente, tridimensional:</p><p>�⃗� = (𝑢, 𝑣, 𝑤) = (3,0 + 2,0𝑥 − 𝑦)𝑖 + (2,0𝑥 − 2,0𝑦)𝑗 + (0,5𝑥𝑦)�⃗�</p><p>Calcule o vetor vorticidade como função do espaço (𝑥, 𝑦, 𝑧).</p><p>8. Considere o campo de escoamento dado por em que 𝑎 = 3 𝑚–2. 𝑠−1, 𝑏 = 3 𝑠–1 e 𝑐 = 2 𝑚–1. 𝑠−11.</p><p>Determine:</p><p>(a) o número de dimensões do escoamento,</p><p>(b) se ele é um possível escoamento incompressível e</p><p>(c) a aceleração de uma partícula fluida no ponto (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (3, 2, 1)</p><p>9. Uma sonda estática de Pitot é usada para medir a velocidade de um avião que voa a 3000 𝑚. Se a</p><p>leitura da pressão diferencial for de 3 𝑘𝑃𝑎, determine a velocidade do avião.</p><p>Capítulo 4: Equações de conservação na forma integral para volume de controle finito</p><p>10. Considere o escoamento incompressível e permanente através do dispositivo mostrado. Determine o</p><p>módulo e o sentido da vazão volumétrica através da porta 3.</p><p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>11. Uma mangueira de jardim com um bocal é usada para encher um balde de 20 galões. O diâmetro</p><p>interno da mangueira é de 4 cm, e ele é reduzido para 0,9 cm na saída do bocal. Se o enchimento do</p><p>balde leva 60 s, determine:</p><p>(a) a vazão volumétrica e mássica através da mangueira e</p><p>(b) a velocidade média da água na saída do bocal.</p><p>12. Um acumulador hidráulico é projetado para reduzir as pulsações de pressão do sistema hidráulico de</p><p>uma máquina operatriz. Para o instante mostrado, determine a taxa à qual o acumulador ganha ou perde</p><p>óleo hidráulico.</p><p>13. Água escoa em regime permanente pelo bocal mostrado, descarregando para a atmosfera. Calcule a</p><p>componente horizontal da força na junta flangeada. Indique se a junta está sob tração ou compressão.</p><p>Universidade Federal Rural do Pernambuco</p><p>Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho</p><p>14. Água com uma densidade de 1000 kg/m3 escoa através de um medidor tipo Venturi vertical, conforme</p><p>mostrado. Um manômetro está conectado entre duas tomadas no tubo (ponto 1) e na garganta (ponto</p><p>2). A razão entre as áreas Agarganta/Atubo é de 0,5. A velocidade no tubo é de 10 m/s. Determine o</p><p>diferencial de pressão registrado pelo manômetro. Considere que o escoamento tenha uma distribuição</p><p>de velocidades uniforme e que os efeitos viscosos não são importantes.</p><p>15. Uma bomba retira água de um reservatório por um tubo de sucção de 150 mm de diâmetro e a</p><p>descarrega para um tubo de saída de 75 mm de diâmetro. A extremidade do tubo de sucção está 2 m</p><p>abaixo da superfície livre do reservatório. O manômetro no tubo de descarga (2 m acima da superfície</p><p>do reservatório) indica 170 kPa. A velocidade média no tubo de descarga é de 3 m/s. Se a eficiência</p><p>da bomba é 75%, determine a potência necessária para acioná-la.</p>