Mecânica dos Fluidos - Questionário

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
ECT43413 – Mecânica dos Fluidos (2024.1) 
 
 
Questionário 3B – Responder, via SIGAA, as questões selecionadas até o 
dia 26 de agosto, 18 horas 
 
1 – Considere o escoamento de água mostrado na figura abaixo. O diâmetro 
interno dos componentes do sistema é igual a 75 mm, a rugosidade relativa (e/D) 
dos tubos é 0,0002 e o coeficiente de perda de carga localizada na seção de 
descarga é K = 0,4. Nestas condições, determine a altura da coluna d'água no 
tubo piezométrico, h. 
 
 
2 – A mangueira mostrada na figura abaixo (diâmetro = 11,5 mm) suporta, sem 
romper, uma pressão de 2100 KPa. Determine o comprimento máximo permitido, 
L, sabendo que o fator de atrito é igual a 0,012 quando a vazão é 1,75x10-4 m3/s. 
Despreze as perdas de carga localizadas. 
 
 
3 – Um reservatório apresenta uma reserva de água com 36 metros de altura em 
relação ao solo. Água é retirada deste reservatório e despejada a 4 metros de 
altura em relação ao nível do solo. Para isto é usada uma tubulação de ferro 
fundido com diâmetro de 12 cm e comprimento total de 240 metros. As perdas 
localizadas nesta tubulação consistem de quatro cotovelos (joelhos ou curvas de 
90º) e uma válvula globo. Calcule a vazão que pode ser fornecida por este 
sistema nesta configuração. 
 
4 – Um engenheiro de minas planeja fazer mineração hidráulica com um jato de 
água de alta velocidade. Um lago, à pressão atmosférica, está localizado a H = 
600 metros acima do local da mina. A água será fornecida através de 1200 
metros de uma mangueira de incêndio com diâmetro interno de 135 mm e 
rugosidade relativa e/d = 0,003. 180 engates (Le/D = 20) estão localizados na 
mangueira. O diâmetro de saída do bocal é d = 15 mm. O coeficiente de perda 
localizada da saída é K = 0,05 baseado na velocidade de saída. Estime a 
velocidade de saída máxima que o sistema pode fornecer. 
 
5 – Uma tubulação de aço comercial é usada para ligar dois pontos. O ponto 1 
está localizado a 1554 metros acima do nível do mar e à pressão atmosférica. O 
ponto 2 recebe água a 870 KPa e encontra-se a 1023 metros acima do nível do 
mar. O comprimento total da tubulação que liga os dois pontos é de 650 metros 
e a vazão é de 1,0 m3/s. Desconsidere as perdas de carga localizadas e 
determine o diâmetro desta tubulação. 
 
6 – Uma nova instalação industrial requer uma vazão de água de 56 m3/s. A 
pressão manométrica na tubulação principal de água, localizada à 100 metros 
da fábrica, é de 400 KPa. A linha de suprimento dentro da fábrica apresenta 
comprimento de 160 metros (comprimento total de 260 metros). A pressão 
manométrica requerida na fábrica é de 100 KPa. Que bitola (diâmetro) de tubo 
de ferro galvanizado deve ser instalada? 
 
7 – Uma prensa hidráulica é acionada por uma bomba remota de alta pressão. 
A pressão manométrica na saída da bomba é de 30 MPa, enquanto a pressão 
requerida para a prensa é de 15 MPa (manométrica), a uma vazão de 0,085 m3/s. 
A prensa e a bomba são interligadas por meio de um tubo de ferro fundido com 
140 metros de comprimento. O fluido é óleo SAE 5W a 40ºC e (ρ = 880 Kg/m3 e 
µ = 0,05 N.s/m2). Determine o diâmetro mínimo de tubo que pode ser utilizado. 
 
 
8 – Uma tubulação deve conectar um tanque grande que contém água a uma 
pressão manométrica de 230 kPa, a outro tanque grande e exposto à atmosfera. 
O projeto básico da tubulação indica que o comprimento total dos tubos 
(construídos em aço comercial) necessário para a implementação do sistema é 
igual a 1150 m. Sabendo que a superfície livre da água no tanque aberto para a 
atmosfera está 56,0 m abaixo da superfície livre da água no tanque 
pressurizado, determine o diâmetro interno da tubulação necessário para que a 
vazão na tubulação seja igual a 0,075 m3/s. Admita que as perdas de carga 
localizadas são desprezíveis. 
 
9 – Um certo processo requer 0,125 m3/s de água a pressão de 350 KPa. Esta 
água deve ser retirada de um tanque que apresenta pressão constante e igual a 
650 KPa. O comprimento da tubulação necessária é 115 metros e deve ser 
construída com tubos de ferro galvanizado. Admita que as diferenças de nível 
sejam desprezíveis e determine o diâmetro da tubulação. 
 
10 – A potência necessária para vencer o arrasto aerodinâmico de um veículo é 
22500 W quando a velocidade é igual a 90 km/h. Estime a potência necessária 
para que o veículo atinja 148 km/h. 
 
11 – Um avião pequeno apresenta área de asa e peso iguais a 25,85 m2 e 25000 
N. Sabendo que os coeficientes de arrasto e de sustentação valem 0,05 e 1,25, 
determine a potência necessária para que o avião voe nivelado. A densidade do 
ar é de 1,19 Kg/m3. 
 
12 – Uma boia esférica de plástico (densidade = 306,8 Kg/m3) está ancorada no 
fundo de um rio dom modo indicado na figura ao lado. Sabendo que o raio da 
boia é de 0,8 m e que o coeficiente de arrasto da boia é igual a 0,4, estime a 
velocidade do rio. 
 
 
13 – Uma bolinha de ping pong (diâmetro = 26,5 mm e peso = 0,085 N) é solta 
do fundo de uma piscina. Considerando o arrasto (coeficiente de arrasto = 0,3) 
e o empuxo, e admitindo que a bola já tenha atingido a velocidade terminal 
constante, qual é a velocidade de subida da bola na piscina?