1a_lista_Mec_Fluidos

Prévia do material em texto

Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri 
CTT-134 Mecânica dos Fluidos 
Professor: Cristiano 
Lista 1 
 
1) Defina fluido. Diferencie fluido e sólido. Qual a diferença entre um fluido real e ideal? 
2) Defina fluido Newtoniano. Qual a diferença para os não-Newtonianos? Exemplifique graficamente. 
3) O que são fluidos compressíveis e incompressíveis? O que diz o número de Mach? 
4) Explique o que significa o número de Reynolds. 
 
5) A figura a seguir 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 Vx constante, de forma que resulta uma distribuição linear de velocidade de 
escoamento da água. Sendo a viscosidade da água µ = 0,001 Pa.s, determine: 
 a) o gradiente de velocidade de escoamento; e 
 b) a tensão de cisalhamento na placa superior. 
 
 
6) Considere a figura do problema anterior. Se, no lugar da água, existe um óleo e se é necessária uma tensão cisalhante 
de 40 Pa para que a velocidade da placa permaneça constante, determine a viscosidade dinâmica desse óleo. 
 
7) A figura a seguir mostra um esquema da distribuição de velocidade para um escoamento laminar de um fluido 
newtoniano, totalmente desenvolvido, em um duto de seção circular de diâmetro constante , dada por 
 















2
max 1
R
r
VrVz
 
onde, Vmax é a velocidade máxima do perfil (distribuição), que ocorre no centro da seção, e R é o raio interno do duto. 
 Sendo µ a viscosidade dinâmica do fluido, determine: 
a) a distribuição de tensões de cisalhamento τrz no escoamento; 
b) a força por unidade de comprimento que o escoamento exerce sobre a parede do duto. 
 
 
8) Na tubulação convergente da figura, calcule a vazão em volume e a velocidade na seção 2 sabendo que o fluido é 
incompressível. 
 
 
9) Água escoa em regime permanente no duto de seção circular mostrado na Figura abaixo com uma taxa de massa m` = 
50 kg/s. Sendo ρ = 1000 kg/m3 a massa específica da água, determine a vazão do escoamento e as velocidades médias nas 
seções (1) e (2). 
 
 
10) A figura mostra um tanque de gasolina com infiltração de água. Se a densidade da gasolina é 680 kg/m
3
, determine a 
pressão no fundo do tanque sabendo que a densidade da água é de 1 g/cm
3
. Dado: g = 10 m/s
2
. 
 
 
11) A água de um lago localizado em uma região montanhosa apresenta uma profundidade máxima de 40 m. Se a pressão 
barométrica local é 598 mmHg, determine a pressão absoluta na região mais profunda. (ρH2O=1 g/cm
3
 e g = 10 m/s
2
) 
 
12) Um tanque fechado contém ar comprimido e um óleo que apresenta densidade 0,9 g/cm3. O fluido utilizado no 
manômetro em “U” conectado ao tanque é mercúrio ( densidade 13600 kg/m3 ). Se h1 = 914 mm, h2 = 152 mm e h3 = 229 
mm, determine a leitura do manômetro localizado no topo do tanque. 
 
 
13) No piezômetro mostrado na figura a seguir, o fluido 1 tem peso específico (γ = ρ.g) γ1 = 800 kgf/m
2
 e o fluido 2 tem 
γ2 = 1700 kgf/m
2
. Sabendo que L1 = 20 cm, L2 = 15 cm e α = 30
0
, calcule a pressão manométrica e a pressão absoluta no 
ponto P1. 
 
 
14) figura mostra um tanque fechado que contém água. O manômetro indica que a pressão do ar é 48,3 kPa. Determine : 
a) a altura h da coluna aberta; 
b) a pressão no fundo do tanque; 
c) a pressão absoluta do ar no topo do tanque se a pressão atmosférica for 101,13 kPa 
 
 
15) A figura abaixo mostra um esquema de um recipiente pressurizado contendo água, com um manômetro de tubo em U 
conectado na altura do ponto A. Determine a pressão existente no ponto A. 
 
 
16) Determine a pressão relativa no ponto A na água contida na câmara pressurizada mostrada no esquema da figura 
abaixo. Considere que: ρA=1000kg/m
3, ρm=13,6.ρA, g=9,8 m/s
2
, h1=20 cm, h2=15 cm e h3= 30 cm. 
 
17) Qual a pressão absoluta do ar dentro do tubo nas seguintes condições: Considere a densidade do óleo como sendo 
700kg/m
3
, a densidade do Hg (mercúrio) como sendo 13600kg/m
3
. A constante de aceleração gravitacional é 9,81m/s
2
 e a 
pressão atmosférica é a padrão 100000 pascals. 
 
 
18) O tanque mostrado no esquema da figura a seguir contém óleo com massa específica ρ. Determine o módulo da força 
resultante exercida pelo óleo sobre a janela retangular localizada na parede vertical do tanque. 
 
 
 
19) Determine o perfil (distribuição) de velocidade para um escoamento laminar estabelecido e permanente, de um fluido 
newtoniano, em um duto horizontal de seção circular de diâmetro constante. 
 
 
20) Consideremos o escoamento laminar permanente de um fluido de densidade constante ρ e viscosidade µ em um tubo 
vertical de comprimento L e raio R. O líquido escoa para baixo sobre a influência de uma diferença de pressão e da 
gravidade. O sistema de coordenadas é mostrado na figura a seguir. Supomos que o comprimento do tubo é muito grande 
quando comparado ao raio do tubo, de modo que os efeitos de extremidade serão pouco importantes na maior parte do 
tubo. 
 
Determine: os perfis de tensão e velocidade, a velocidade média e máxima do fluido no tubo, a vazão volumétrica e a 
força que o fluido exerce sobre as paredes do tubo. 
 
21) Um fluido newtonianao escoa em regime laminar em uma fenda estreita formada por duas paredes paralelas separadas 
por um distância 2B, como mostra a figura a seguir. Desprezando os efeitos de borda, obtenha as seguintes expressões 
para as distribuições dos fluxos de momento e velocidade. Determine a razão entre a velocidade média e a velocidade 
máxima, <vz>/vz,max. Obtenha também a expressão para a vazão mássica (equação de Hagen-Poiseuille).