Atividades Estruturadas Fenômenos de Transporte SIA

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Professora: Francelli Klemba Coradin 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 1 (PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS FLUIDOS E CONVERSÃO DE 
UNIDADES) 
Questão 1: Cite e explique três principais propriedades dos fluídos. 
As três principais propriedades são a Massa Específica, Peso Específico e Densidade. 
Massa Específica: A massa específica de uma substância é dada pela relação de uma amostra 
homogênea de massa dessa matéria com o volume ocupado por essa quantidade. 
 µ= massa / volume Unidade no S.I. : kg / m3 
Peso Específico: É a razão existente entre a intensidade do seu peso e o volume ocupado. 
γ = p / v Unidade no S.I. : N / m3 
Relação com a massa específica: γ = p/v = m/v. g → γ= µ g 
Densidade: A densidade de um corpo também é dada pela relação entre a massa dele e o volume. 
Porém, a diferença é que o corpo não precisa ser homogêneo. 
ρ = m / v Unidade no S.I. : kg / m3 
Questão 2: Efetue as conversões de unidades necessárias: 
a) 20 m2 em cm2 
Resp. = 20 x 104 cm2 = 200.000 cm2 
 
b) 400m3 em cm3 
Resp. = 400 x 106 cm3 = 400.000.00 cm3 
 
c) 720 Km/h em m/s 
Resp. = 720 / 3,6 = 200 m/s 
 
d) 40 atm em mmHg, sendo que 1 atm= 760 mmHg 
 Resp. = 3,04 x 10 
 
e) 108 Pa em atm, sendo que 1 atm=105 Pa 
Resp. = 1 x 1013atm 
 
f) 20 g/cm3 para Kg/m3 
Resp. = 20 x 10-3 kg / 10-6 m3 = 20 x 103 kg/m3 = 20.000 kg/m3 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 2 (FUNDAMENTOS DE HIDROSTÁTICA E TEOREMA DE STEVIN) 
Questão 1: Segundo o teorema de Stevin, “a diferença entre as pressões de dois pontos de um 
fluído em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluído, a aceleração gravitacional e a 
diferença entre a profundidade dos pontos”. Desta forma, considere a situação hipotética onde um 
mergulhador está a 5m de profundidade num tanque de mergulho com água de densidade 1g/cm3 
. A pressão atmosférica é igual a 105 Pa. Sendo g=10 m/s2 , podemos afirmar que a pressão 
absoluta exercida no mergulhador é de: 
d= 1 g/cm3 = 1 . 103 kg/cm3 
Patm = 1 . 105 pa 
g=10 m/s2 
h= 5m 
PH= 1000 x 10 x 5 = 5 x 10
4 
Pah= Patm . Ph 
Pah= 1 x 10
5 + 5 x 104 = 1 x 105 + 0,5 x 105 = 1,5 x 105 Pa 
Resp. = b) 1,5 x 105 Pa 
Questão 2: A expressão "vasos comunicantes" é um termo utilizado para designar a ligação entre 
dois recipientes através de um duto fechado. Suas principais aplicações se dão nos ramos da 
engenharia e tecnologia, devido ao benefício de poder analisar as relações entre as propriedades 
de dois ou mais líquidos imiscíveis entre si. Considere a situação onde um engenheiro dispunha de 
um vaso comunicante. O vaso continha dois líquidos, X e Y, não miscíveis entre si, em equilíbrio e o 
engenheiro precisava determinar a densidade do líquido X, sabendo que a densidade do líquido Y 
era 10 g/cm3 . A densidade para o líquido X encontrada pelo engenheiro foi de: 
dy = 10g/cm3 hy = 0,4m dx= ? hx = 1 
dyhy = dxhx 
10 . 0,4 = dx . 1 
dx= 4g/cm3 
Resp. = a) 4 g/cm3 
Questão 3: Um consumidor, desconfiado da qualidade da gasolina que comprou em um posto, 
resolveu testar a sua densidade. Em um sistema de vasos comunicantes, contendo inicialmente 
água (d=1), despejou certa quantidade da gasolina. Após o equilíbrio, o sistema adquiriu a 
aparência abaixo representada. Determine a densidade da gasolina comprada. 
Resp.= dágua = 1g/cm
3 dgás = ? hágua= 8cm hGás= 10cm 
da . ha= dg . hg 
1 . 8 = dg . 10 
dg= 8 / 10 = 0,8g/cm³ 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 3 (PRINCÍPIO DE PASCAL E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES). 
Questão 1: Segundo o Princípio de Pascal, “Quando um ponto de equilíbrio sofre uma variação de 
pressão, todos os outros pontos também sofrem a mesma variação”. Uma aplicação importante 
deste princípio são os elevadores hidráulicos, bastante aplicáveis em Engenharia mecânica e de 
produção para a análise de defeitos automotivos. Considere um elevador hidráulico que equilibra 
um carro de 8000N de peso. A força que deve ser aplicada sobe o êmbolo menor de área 100 cm2 , 
sendo a área do êmbolo maior igual a 100.000 cm2 , é de: 
F1 / A1 = F2 / A2 
F1 / 100 = 8000 / 100.000 
F1 / 100 = 0,08 
F1 = 0,08 x 100 
F1 = 8N 
 Resp.: d) 8N 
Questão 2: Os êmbolos de uma prensa hidráulica são formados por dois cilindros com raios de 
15cm e 200cm. Para equilibrar um corpo de 8000kg colocado no êmbolo maior é preciso aplicar no 
êmbolo menor uma força de : 
R1 = 15cm → 0,15m 
R2 = 200cm → 2m 
F1/A1 = F2/A2 
F1 = F2 . A1 / A2 
F1 = P2 .. π. R1
2 / π. R2
2 
P2 = 8000 . 9,81 = 78480N 
F1 = 78480 . (0,15)
2 / 22 
F1 = 441,4N 
Resp.: b) 441,4 N 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 5 (ANÁLISE DE VAZÕES). 
Questão 1: Por um cano cuja área da secção reta é A= 4,0 cm2 passa um líquido com vazão 6,0 
litros por segundo. Qual é a velocidade do líquido? 
a = 6 L / s → 6 x 10-3 m3 / s 
A = 4 cm2 → 4 x 10-4 m2 
a = A x v 
v = a/A 
v = (6 x 10-3)/ (4 x 10-4) 
v = 60/4 
v = 15 m/s 
Questão 2: Uma mangueira cuja seção reta tem área de 2,0 cm2 e que despeja água à razão de 3,0 
litros por segundo é usada para encher um tanque de volume 75 m3 
a) Quanto tempo será gasto para encher a caixa? 
Resp.: Z= V/T 
0,003=75 / T 
T=2500 s 
b) Com que velocidade a água sai da mangueira? 
Resp.: Z= A .V 
0,003= 0,0002 . V 
V= 15 m³ 
Questão3: Um líquido flui através de um cano cilíndrico com velocidade 20 m/s, de modo que por 
uma seção reta qualquer passam 720 litros a cada 2 minutos. Calcule: 
a) a vazão, em m3 /s 
Resp.: 720 litros = 0,72m³ 2 minutos = 120s 
 vazão = volume / tempo 
vazão = 0,72 / 120 = 0,006 m³/s 
b) a área da seção reta desse cano. 
Resp.: vazão = velocidade x área 
0,006 = 20 x A 
A = 0,006/20 
A = 0,0003 m² 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 6 (EQUAÇÃO DE BERNOULLI E SUAS APLICAÇÕES) 
Questão 1: Considere a situação onde um fluido, ideal, de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo 
disposto horizontalmente. Considere dois pontos, A e B, dispostos também na linha horizontal, e 
alinhados entre si, a ma distância qualquer um do outro. O líquido passa pelo ponto A com 
velocidade V=4 m/s e neste ponto, um medido de pressão indica 6 x 104 Pa pelo ponto B com 
velocidade de 4 m/s. Sabendo-se que a pressão no ponto A é P= 5,6 x 104 Pa, calcule a pressão no 
ponto B 
Resp.: Pa + d/2 . (va)
2 = Pb + d/2 . (vb)
2 
5,6 x 104 + 400(4)2 = Pb + 400 (4)
2 
5,6 x 104 + 6,400 = Pb + 6,400 
Pb = 5,6 x 10
4 Pa 
Questão 2: Qual a velocidade da água através de um furo na lateral de um tanque, se o desnível 
entre o furo e a superfície livre é de 2 m? 
Resp.: Utilizando a equação de Bernoulli simplificada e considerando z1 = 2 m e g = 9,81 m/s
2 
 V2 = √2.g.z1 
V2 = √ 2 . 9,81 . 2 
V2 = 6,26 m/s 
Questão 3: Considere a situação onde um fluido, ideal, de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo 
disposto horizontalmente. Considere dois pontos, A e B, dispostos também na linha horizontal, e 
alinhados entre si, a ma distância qualquer um do outro. O líquido passa pelo ponto A com 
velocidade V=2m/s e pelo ponto B com velocidade de 4 m/s. Sabendo-se que a pressão no ponto A 
é P= 6,0 x 104 Pa e que a pressão em B é 5,4 x 104 Pa calcule a velocidade no ponto B. 
Resp.: PA + d/2 (vA)
2 = PB + d/2 (vB)
2 
6 x 104 + 1600 = 5,4 x 104 + (400 . (vB)
2) 
9,6 x 102 = 5,4 x 104 + (400 . (vB)
2) 
400(vB)
2 = 9,6 x 102 
VB = √9,6 x 10
2 
VB = 4,9 X 10
2 m/s 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 7 (PROPAGAÇÃO DE CALOR) 
Questão 1: Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base 
defibra de vidro e placa de gesso, como indicado no esboço. Em um dia frio de inverno, os 
coeficientes de transferência de calor por convecção são he=60w/(m
2 x k) e hi = 30w(m
2 x k). A área 
total da superficie da parede é de 350 m2 . 
a) determine a perda total de calor através da parede. 
Resp.: 4,21 kw 
b)se o vento soprar violentamente, aumentando he para 300 W/(m2 *K), determine o aumento 
percentual na perda de calor. 
Resp.: 0,6 % 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 8 (DIFUSIVIDADE MÁSSICA) 
Questão 1: Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco farmacêutico de vidro. A 
boca está fechada com uma rolha de borracha que tem 20 mm de altura, com 10 mm de diâmetro 
na extremidade inferior, alargando-se até 20 mm na extremidade superior. A concentração molar 
do vapor do medicamento na rolha é de 2 x 10-3 kmol/m3 na sua superfície inferior e é desprezível 
na superfície superior. Sendo a difusividade mássica do medicamento na borracha de 0,2 x 10-9 m2 
/s, ache a taxa (kmol/s) na qual o vapor sai pela rolha. 
Resp.: 3,14 x 10-15 kmol/s