Lista de Exercícios sobre Mecânica dos Fluidos (Lista 01)

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Centro Universitário de Belo Horizonte 
 
INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA – IET 
 
Disciplina: Mecânica dos Fluidos 
 
Lista de Exercícios Propostos – 01 
1) O que diferencia um fluido de um sólido? 
2) O que diferencia os líquidos dos gases? 
3) O que é um sistema? 
4) O que é um volume de controle? 
5) Explique a equação da conservação da massa (continuidade). 
6) O que estabelece a equação da conservação do momentum? 
7) Explique a equação da energia. O que significa trabalho (W) negativo? E calor (Q) positivo? 
8) Se uma caixa de leite possui 1 litro, qual é a grandeza e qual é a unidade desta medida? 
9) Uma bomba de 6 HP de potência trabalha ininterruptamente durante 2 horas. (a) Qual trabalho 
produzido pela bomba em Joules. (b) Se o consumo total de energia da propriedade onde a bomba 
está instalada é de 12 kW.h, qual a porcentagem do consumo se deve à bomba? 
10) O êmbolo de uma seringa é apertado com uma força constante de 7 lbf. Sabendo-se que o diâmetro 
interno da seringa é de 0,5 in, calcule (a) a força realizada em Newtons; (b) a área da seção da 
seringa em m
2
; (c) a pressão que o fluido está submetido em Pascal; (d) a pressão que o fluido está 
submetido em atm; (e) a pressão que o fluido está submetido em Psi (lbf/in
2
). 
11) Transforme a temperatura de 27oC em Kelvin, oR e oF. 
12) Um escoamento de água passa através de uma tubulação de 3 cm de diâmetro com velocidade de 
40 ft/min. (a) calcule a área da seção do tubo em m
2
; (b) calcule a velocidade do escoamento em 
m/s; (c) calcule a vazão volumétrica (
V
) do escoamento (
V
 = V.A); (d) determine a massa de 
água que escoa pela tubulação durante 20 min. ( água=1000 kg/m
3
). Lembrete: 
m
= .
V
 e 
V
=
t.V
. 
13) Um fluido escoa por uma tubulação com uma velocidade média de 9000 polegadas por hora 
(9,00x10
3
 in/h). Obtenha a velocidade média do escoamento em unidades do SI. 
14) Um tanque está sendo abastecido com uma vazão de 40 galões por minuto (
V
= 40 gal/min). 
Obtenha a vazão média do escoamento em unidades do SI. 
15) Um tanque contendo, inicialmente, 20 L de água foi completamente abastecido com uma vazão 
volumétrica de 3 galões por minuto. Como o período de abastecimento foi de 4 minutos, (a) calcule 
o volume de água que entrou no tanque em litros. (b) qual o volume total do tanque em litros? 
(c) qual a massa de água que entrou no tanque (mentra); (d) qual a massa que já estava no tanque? 
(e) Se o tanque está furado, e perde água na razão de 80 ml por hora, qual a massa que saiu do 
tanque (msai) depois de 4 dias? (f) qual a massa que restou no tanque (mfim)? 
16) Um volume de 10 litros de água escoa com uma velocidade média constante de 50 in/s. Calcule o 
momentum linear deste sistema. 
17) Qual é o trabalho produzido para levantar um garrafão de água mineral de 30 litros a uma altura de 
1,5 m do chão? (b) Quanto vale este trabalho em calorias? (c) Qual o número mínimo de vezes que o 
garrafão deve ser levantado para que o trabalho produzido seja maior que 1 kcal? 
18) A viscosidade da água (µ água) a uma temperatura de 300 K vale 2,09x10-5 slug/(ft.s). Calcule a 
viscosidade da água em unidades do SI. 
 
19) Uma bomba de 5 HP de potência é utilizada para bombear 50 litros de água de um reservatório (a 
uma altura z1) para outro mais alto (a uma altura z2). Suponha que os reservatórios sejam bem 
grandes (as velocidades do fluido nas superfícies são nulas) e que o sistema não troque calor com o 
ambiente. Calcule o tempo necessário para realizar o bombeamento considerando que a diferença de 
altura entre os reservatórios é de 20 m. A massa específica da água pode ser considerada como sendo 
igual a 1000 kg/m
3
. 
 
20) Transforme as seguintes medidas para as unidades indicadas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
21) A massa específica do alumínio é 2,70 g/cm3. Qual o valor em quilograma por metro cúbico 
(kg/m
3
)? 
22) Um alimento possui 20 Btu de energia. Qual o valor correspondente em calorias (cal)? 
23) Sabendo que velocidade é igual à distância dividida pelo tempo. Um automóvel percorre uma 
distância de 500 metros (m) em 7200 segundos (s). Qual a velocidade desse automóvel em milhas 
por hora (mi/h)? 
24) Calcule quantos segundos têm 255 dias. 
 
Respostas: 
 
9) Wbomba = 3,22x 10
7
J; (b) %Consumo =74, 6% 
10) (a) F = 31,136 N; (b) A = 1,267x10- 4 m2; (c) P = 2,458x105Pa; (d) P = 2,426 atm; (e) P = 35,65 PSI 
11) (a) T = 300,15 K; (b) T = 540, 27oR; (c) T = 80,6oF 
12) (a) A = 7,07x10- 4 m2; (b) V = 0,2032 m/s; (c) 
V
= 1,436x10
-1
 L/s; (d) m=172,4 kg 
13) Vmédia = 6,35x10
-2
 m/s 
14) 
V
 = 2,52 x 10
-3
 m
3
/s 
15) (a) 
V
= 45,4 L; (b) 
tV

= 65,4 L; (c) mentra= 45,4 kg; (d) minício=20 kg; (e) msai= 7,7 kg; (f) mfim=57,7 kg 
16) P = 12,7 kg.m/s 
17) (a) W = 441,4 5 J; (b) W = 105,43 cal; (c) n > 9,48, logo n=10 
18) µ água=1,00x10-3 kg/(m.s) 
19) t = 2,63 s 
20) (a) 61,36 mi/h (b) 1020 cm2/kg (c) 10 m (d) 50,98 L/min (e) 5,52 x 10-3 bar (f) 0,999976 kJ 
(g) 46468,4 cm
2
 (h) 8,16 kgf (i) 5 x 10
5
 kg/m
3
 (j) 41,67 m/s 
21) 2700 kg/m3 
bar Pa 10 x 5,52 e)
min
L
 
s
ft
 0,03 d)
m km 0,01 c)
kg
cm
 
utm
m
 1 b)
h
mi
 
s
ft
 90 a)
2
3
22
s
m
 
h
km
 150 j)
m
kg
 
cm
g
 500 i)
kgf N 80 h)
cm ft 50 g)
kJ cal 0,239 f)
33
22
22) 5040 cal 
23) 0,155 mi/h 
24) 22032000 s