Lista de exercícios - Fenômenos+de+transporte

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Fenômenos de Transporte - 1° Lista de exercícios 
 
Professor: João Felipe Bassane 
 
 
1. Quanto à classificação do escoamento dos fluidos, descreva brevemente as diferenças entre as 
seguintes classificações: 
 
a) Escoamentos laminar e turbulento. 
b) Escoamentos incompressível e compressível. 
c) Escoamentos viscoso e não viscoso (Invíscido). 
 
2. Explique a teoria da camada limite viscosa. 
 
3. Qual a diferença entre fluidos Newtonianos e Não Newtonianos? 
 
4. Dadas as densidades relativas (SG) dos materiais abaixo, determinar o valor da massa específica 
e do peso específico dos mesmos nas unidades SI. 
 
a) Mercúrio (Hg) - SG = 13,6 
b) Gasolina – SG = 0,72 
c) Óleo lubrificante – SG = 0,88 
d) Óleo SAE 10W – SG = 0,92 
 
5. Óleo SAE 30 escoa numa tubulação à 20 °C com uma velocidade de 8 m/s. (a) Sabendo que o 
diâmetro da tubulação é igual a 12 cm e que a viscosidade cinemática ( ) deste óleo à 20 °C é igual 
a 4,8x10-4 m2/s, determine o valor do número de Reynolds para este escoamento e classifique o 
escoamento como laminar ou turbulento (justifique a classificação). (b) Para quanto a velocidade 
deveria ser reduzida ou aumentada para se alcançar a transição laminar/turbulento para o 
escoamento? 
Dados: 
 
 
6. Água à 25 °C escoa em uma tubulação com raio igual a 3 cm, com uma velocidade de 0,4 m/s. 
Determinar se este escoamento apresenta um regime laminar ou turbulento. 
 
 
 
 
7. Os êmbolos de uma prensa hidráulica são formados por seções quadradas. O êmbolo menor 
possui um lado de 35 cm e o êmbolo maior um lado de 400 cm. Um corpo de 10 toneladas é 
colocado sobre o êmbolo maior. Qual a massa de um corpo que deve ser colocado sobre o êmbolo 
menor de forma a equilibrar este sistema? 
 
𝜌á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑚
 𝜇á𝑔𝑢𝑎 9 𝑥 
 𝑃𝑎 ∙ 𝑠 
Dados: 
 
 
 
8. O sistema mostrado abaixo é constituído por óleo SAE 30, água, mercúrio e um fluido 
desconhecido (Fluido x). O tanque está aberto para a atmosfera (patm = 100 kPa). Um medidor de 
pressão indica que na interface óleo-água é 1/3 da pressão no fundo do tanque. Determine: 
 
a) A pressão absoluta no fundo do tanque 
b) A massa específica do fluido x 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9. Uma tubulação escoa água em seu interior. Determinar as pressões (p) manométrica e absoluta 
dentro da tubulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
𝜌 𝑙𝑒𝑜 𝑆𝐴𝐸 9 𝑘𝑔 𝑚
 
𝜌á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑚
 
𝜌𝐻𝑔 𝑘𝑔 𝑚
 
𝑔 9 𝑚 𝑠 
Dados: 
𝜌á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑚
 
𝜌𝐻𝑔 𝑘𝑔 𝑚
 
Dados: 
 
10. No manômetro diferencial mostrado na figura abaixo, o fluido A é água, B é óleo e o fluido 
manométrico é mercúrio. Sendo h1 = 25 cm, h2 = 100 cm, h3 = 80 cm e h4 = 10 cm, determine qual 
é a diferença de pressão entre os pontos A e B. 
 
 
 
 
 
 
11. No esquema abaixo ar escoa dentro de uma tubulação. Um dos ramos do manômetro está 
conectado à tubulação enquanto o outro ramo está aberto para a atmosfera. Calcule as pressões 
manométrica e absoluta dentro da tubulação. 
 
 
 
 
12. Determine a pressão manométrica em kPa no ponto a, se o líquido A tiver densidade relativa 
1,20 e o líquido B tiver 0,75. O líquido em torno do ponto a é água e o tanque da esquerda está 
aberto para a atmosfera. 
 
Dados: 
𝛾á𝑔𝑢𝑎 9 𝑁 𝑚
 𝛾𝐻𝑔 𝑁 𝑚
 𝛾 𝑙𝑒𝑜 7 𝑁 𝑚
 
 
𝜌 𝑙𝑒𝑜 7 𝑘𝑔 𝑚
 
𝜌𝐻𝑔 𝑘𝑔 𝑚
 
𝑔 9 𝑚 𝑠 
𝑝𝑎𝑡𝑚 𝑘𝑃𝑎 
Dados: 
 
13. Água flui para baixo ao longo de um tubo inclinado de 30° em relação à horizontal conforme 
mostrado abaixo. A diferença de pressão é causada parcialmente pela gravidade e 
parcialmente pelo atrito. Calcule a diferença de pressão se e . 
Dado: 
 
 
14. A figura abaixo mostra o esquema de um escoamento de água entre duas placas planas 
horizontais de grandes dimensões e separadas por uma distância d pequena. A placa inferior 
permanece em repouso, enquanto a placa superior está em movimento com velocidade 
constante, de forma que resulta em uma distribuição linear de velocidade de escoamento da água. 
Sendo a viscosidade da água ∙ , determine: 
a) o gradiente de velocidade do escoamento; 
b) a tensão de cisalhamento na placa superior. 
 
 
 
15. No escoamento de um fluido em um tubo de seção reta circular liso e raio igual a 20 cm, uma 
aproximação para a forma da camada-limite mostrada na figura abaixo é dada pela seguinte 
equação: 
 ( ) (
 
 
) 
 
Onde U é a velocidade da corrente longe da parede e é a espessurada camada-limite. Se o fluido 
for a gasolina a 20 °C e 1 atm ( 
 
 ∙ 
 ), e se U = 108 cm/s e 
 , faça o que se pede: 
 
a) Calcule a tensão de cisalhamento na parede do tubo ( ); 
b) Encontre a posição na camada limite em que é a metade de ; 
c) Determinar o número de Reynolds em função de y para este escoamento. Use como o 
comprimento característico. 
16. Petróleo bruto, com densidade relativa SG = 0,85 e viscosidade ∙ , escoa de 
forma permanente sobre uma superfície inclinada de θ = 30° para baixo em relação à horizontal, 
numa película de espessura h = 3,18 mm. O perfil de velocidade é dado por 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
(A coordenada de x está ao longo da superfície e y é normal a ela). Determine a magnitude da 
tensão de cisalhamento que atua sobre a superfície. 
 
17. Uma superfície plana inclinada está submersa em um tanque contendo água. Sabendo que a 
superfície tem 7 m de largura e que o tanque está aberto para a atmosfera, determine a força 
resultante que atua sobre esta superfície e as coordenadas e da aplicação desta resultante. 
 
 
 
18. A comporta mostrada na figura é articulada em H. A 
comporta tem 4 m de largura em um plano normal ao 
diagrama mostrado. Calcule a força requerida em A para 
manter a comporta fechada. 
 
 
 
 
19. Uma esfera flutua em equilíbrio na água de modo que o volume imerso é 25% de seu volume 
total. Qual a relação entre as densidades da água e da esfera? 
 
GABARITO 
4. 
 ( ) ( ) 
a) 13600 133416 
b) 720 7063.2 
c) 880 8632.8 
d) 920 9025.2 
 
5. a) Laminar b) A velocidade deve ser aumentada para 9,2 m/s 
6. Re = 26785,7 - Regime turbulento 
7. m = 76,6 kg 
8. a) 
 b) 
 
9. 97 9 
 97 9 
 
10. 9 9 
11. pmanométrica = 43546,64 Pa 
 pabsoluta = 143546,64 Pa 
12. ( ) 
13. 9 
14. a) 
 
 
 b) 
15. a) 
 b) y = 0,02 m 
 c) (
 
 
) [
 
 
] 
 
16. 
17. Fr = 1753 kN 
18. 7 
19. ρH2O = 4 ρesfera