Lista 4 - UNICAMP - Fluidos II Hidrodinamica

Prévia do material em texto

Física Geral II 
Profa. Ana Luiza C. Pereira 
 
 
 
4ª Lista de Exercícios – Fluidos II - Hidrodinâmica 
 
1) A água se move com uma velocidade de 5,0 m/s em um cano com uma seção reta de 4,0 cm2. A 
água desce gradualmente 10 m enquanto a seção reta aumenta para 8,0 cm2. (a) Qual é a 
velocidade da água depois da descida? (b) Se a pressão antes da descida é de 1,5 x 105 Pa, qual é 
a pressão depois da subida? 
 
2) Um tanque cilíndrico de grande diâmetro está cheio de água até uma profundidade D = 0,30 m. 
Um furo de seção reta A = 6,5 cm2 no fundo do tanque permite a drenagem da água. (a) Qual é a 
velocidade de escoamento da água, em metros cúbicos por segundo? (b) A que distância abaixo 
do fundo do tanque a seção reta do jorro é igual à metade da área do furo? 
 
3) A água entra em uma casa através de um tubo com 
diâmetro interno de 2,0 cm, com uma pressão 
absoluta igual a 4,0x105 Pa (cerca de 4 atm). Um tubo 
com diâmetro interno de 1,0 cm conduz ao banheiro 
do segundo andar a 5,0 m de altura, como mostra a 
figura. Sabendo que no tubo de entrada a velocidade 
é igual a 1,5 m/s, encontre qual será, no banheiro: (a) 
a velocidade de escoamento, (b) a pressão e (c) a 
vazão volumétrica. 
 
4) Água a 20°C sai de uma torneira circular diretamente 
para baixo, com uma vazão de 10,5 cm3/s. (a) Se o diâmetro da torneira é de 1,20 cm, qual a 
velocidade da água? (b) À medida quecai da torneira, o jato de água se estreita. Qual é o seu 
novo diâmetro em um ponto 7,50 cm abaixo da torneira? Suponha que o jato de água 
mantenha uma seção reta circular, e despreze qualquer efeito de forças de arraste sobre ele. 
(c) Se o escoamento turbulento é caracterizado por um número de Reynolds acima de cerca de 
2300, até onde a água pode cair antes de haver turbulência? 
 
5) A figura mostra um medidor de Venturi, usado 
para medir a velocidade de escoamento de um 
tubo. A parte estreita do tubo denomina-se 
garganta. Deduza uma expressão para a 
velocidade de escoamento v1 em termos das 
áreas das seções retas A1 e A2 e da diferença de 
altura h entre os níveis dos líquidos dos dois 
tubos verticais (que são abertos em cima). 
 
6) Um tanque muito grande está cheio, até uma altura de 250 cm, com óleo de 860 kg/m3 de 
massa específica e 180 mPa s de viscosidade. Se as paredes do recipiente têm uma espessura 
de 5,00 cm e se um furo cilíndrico de 0,750 cm de raio é feito em sua base, qual é a vazão 
volumétrica inicial (em l/s) do óleo através do furo? 
 
7) Se a velocidade de escoamento do ar, passando debaixo de uma asa de avião, é 110m/s , que 
velocidade de escoamento na parte de cima criará uma diferença de pressão de 900 Pa entre 
as superfícies de cima e de baixo? Considere a densidade do ar ρ = 1,3x10-3 g/cm3. 
 
8) Na figura, a água doce atrás de uma represa tem uma 
profundidade D = 15 m. Um cano horizontal de 4,0 cm 
de diâmetro atravessa a represa a uma profundidade 
d = 6,0 m. Uma tampa fecha a abertura do cano. (a) 
Determine o módulo da força de atrito entre a tampa e a 
parede do tubo. b) A tampa é retirada. Qual é o volume 
de água que sai do cano em 3,0 h? 
 
 
 
 
 
 
 
Respostas 
 
1) (a) 2,5 m/s (b) 2,6 x 105 Pa 
2) (a) 1,6 x 10-3 m3/s (b) 0,90 m 
3) (a) 6,0 m/s , (b) 3,3 x 105 Pa (3,3 atm), (c) 0,47 l /s 
4) (a) 9,28 cm/s (b) 0,33 cm (c) 0,76 cm 
5) 
 
 
 
6) 2,91 l /s 
7) 116 m/s 
8) (a) 74 N, (b) 1,5 x 102 m3