Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Disciplina : FSC 5002 (Física II) Professor : Fábio B Santana Abordagem : Hidrodinâmica 1) Em uma tubulação com seção reta de 4 cm 2 , a água se move com velocidade de 5,0 m/s. A tubulação desce gradualmente, apresentando 10 m de desnível em relação ao ponto inicial. Na parte mais baixa a secção reta da tubulação aumenta para 8 cm 2 . (a) Uma vez que a vazão é constante, determine a velocidade da água na parte inferior da tubulação. (2,5 m/s) (b) Se a pressão antes da descida é 1,5 x 10 5 Pa, qual é a pressão depois da descida? (2,57 x 10 5 Pa) 2) A figura que segue ilustra o perfil de uma usina hidrelétrica. Na parte superior a água entra na tubulação com velocidade de 0,4 m/s, sendo a secção reta de 0,74 m 2 . Na saída, 180,0 m abaixo, a secção reta da tubulação diminui, o que acarreta em um aumento da velocidade, a qual é de 9,5 m/s. Calcule a diferença de pressão entre a entrada e a saída. (1,75 x 10 6 Pa) 3) Um cano com diâmetro com diâmetro interno de 2,5 cm transporta água para o porão de uma casa a uma velocidade de 0,90 m/s a uma pressão de 170 Kpa. Na parte superior da casa, 7,6 m acima do ponto de entrada da água, o cano se estreita para 1,2 cm. (a) Qual a velocidade da água na tubulação superior? (3,92 m/s) (b) Com que pressão a água chega na parte superior da casa? (88 kPa) 4) Os torpedos são as vezes testados em tubos horizontais por onde escoa água, da mesma forma que os aviões são testados em túneis de vento. Considere um tubo circular com um diâmetro interno de 25,0 cm e um torpedo alinhado com o eixo maior do tubo. O torpedo tem 5,00 cm de diâmetro e deve ser testado com a água passando por ele a 2,50 m/s. (a) Com que velocidade a água deve fluir pela parte do tubo que não está obstruída pelo torpedo? (2,6 m/s) (b) Qual é a diferença de pressão entre as partes obstruída e não obstruída do tubo? (0,03 Pa) 5) Um tanque cilíndrico de grande diâmetro está cheio com água até uma profundidade de 0,30 . Um furo de secção reta com área de 6,5 cm 2 no fundo do tanque permite a drenagem da água. (a) Determine a velocidade de escoamento na saída do furo. (2,42 m/s) (b) Qual é a vazão da água no furo? (1,56 x 10 3 m 3 /s) (c) A que distância, abaixo do fundo do tanque, a secção reta do jato d’água torna‐se metade da área do furo? (0,88 m) 6) Qual é o trabalho realizado pela pressão para fazer passar 1,4 m 3 de água por um cano com diâmetro interno de 13 mm, sendo que a diferença de pressão entre os extremos da tubulação é de 1 atm? (1,41 x 10 5 J) 7) A água doce atrás de uma represa tem profundidade de 15,0 m. Um cano horizontal de 4,0 cm de diâmetro atravessa a represa a uma profundidade de 6,0 m. Uma tampa fecha a abertura do cano. A tampa mantém‐se firme na posição indicada devido ao atrito entre ela e as paredes do cano no qual encontra‐se presa. (a) Determine a pressão absoluta a qual está submeᆎ�da a tampa na posição indica. (1,60 x 10 5 Pa) (b) A tampa mantém‐se firme na posição indicada devido ao atrito exercido pela parede da tubulação. A parᆎ�r da pressão hidrostáᆎ�ca que atua sobre a tampa, determine a força que o fluído imprime contra a tampa. (73,8 N) (c) Quando a tampa é removida a água flui pelo ori❾�cio com que velocidade? (10,8 m/s) (d) Removida a tampa, qual o volume de água que sai da barragem após 3 horas? (145,8 m 3 ) 8) Um fluido de densidade 900 Kg/m 3 flui por um tubo horizontal com seção reta de 1,90 x 10 ‐2 m 2 . A medida que a tubulação segue adiante, sua área de secção aumenta para 9,50 x 10 ‐2 m 2 . A diferença de pressão entre dois pontos, cada um pertencente a uma das duas partes mencionadas, vale 7,20 x 10 3 Pa. (a) Determine vazão ao longo da tubulação. Para tanto, uᆎ�lize a equação de Bernoulli, lembrando‐se de que a vazão é constante ao longo da tubulação. (0,0775 m s /s) ( b) Obtenha as velocidades do fluido, tanto na secção de menor área, quanto na secção de maior área. (14,8 m/s e 0,8 m/s) (c) Calcule o fluxo de massa ao longo da tubulação. (69,8 kg/s)
Compartilhar