Mec Flu Resolução

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Resolução 
 
1. O fluxo externo é o fluxo de um fluido ilimitado sobre uma superfície, como uma placa, 
um fio ou um tubo. O fluxo em um tubo ou duto é fluxo interno se o fluido estiver 
completamente delimitado por superfícies sólidas. O fluxo de líquidos em um tubo é 
chamado de fluxo de canal aberto se o tubo é parcialmente preenchido com o líquido e 
há uma superfície livre, como o fluxo de água em rios e valas de irrigação. 
 
2. Um fluxo de fluido durante o qual a densidade do fluido permanece quase constante 
é chamado de fluxo incompressível. Um fluxo em que a densidade varia 
significativamente é chamado de fluxo compressível. Um fluido cuja densidade é 
praticamente independente da pressão (como um líquido) é comumente referido como 
um "fluido incompressível", embora seja mais apropriado referir-se ao fluxo 
incompressível. O fluxo de fluido compressível (como o ar) não precisa necessariamente 
ser tratado como compressível, uma vez que a densidade de um fluido compressível 
ainda pode permanecer quase constante durante o fluxo - especialmente o fluxo a 
baixas velocidades. 
3. Um fluido em contato direto com uma superfície sólida adereça à superfície e não há 
deslizamento. Isto é conhecido como condição de não deslizamento, e é devido à 
viscosidade do fluido. 
4. No fluxo forçado, o fluido é forçado a fluir sobre uma superfície ou em um tubo por 
meios externos, como uma bomba ou um ventilador. No fluxo natural, qualquer 
movimento do fluido é causado por meios naturais, como o efeito de flutuabilidade que 
se manifesta como o aumento do fluido mais quente e a queda do líquido refrigerante. 
O fluxo causado pelos ventos é um fluxo natural para a terra, mas é um fluxo forçado 
para corpos submetidos aos ventos, pois, para o corpo, não faz diferença se o 
movimento do ar é causado por um ventilador ou pelos ventos. 
5. Quando uma corrente de fluido encontra uma superfície sólida que está em repouso, 
a velocidade do fluido assume um valor de zero nessa superfície. A velocidade, então, 
varia de zero na superfície ao valor de fluxo livre suficientemente distante da superfície. 
A região de fluxo em que os gradientes de velocidade são significativos e os efeitos de 
fricção são importantes é chamada de camada limite. O desenvolvimento de uma 
camada limite é causado pela condição de não deslizamento. 
6. A abordagem clássica é uma abordagem macroscópica, baseada em experimentos 
ou análises do comportamento grosseiro de um fluido, sem conhecimento de moléculas 
individuais, ao passo que a abordagem estatística é uma abordagem microscópica 
baseada no comportamento médio de grandes grupos de moléculas individuais. 
7. Um processo é dito ser estável se não envolve mudanças com o tempo em qualquer 
lugar dentro do sistema ou nos limites do sistema. 
 
 
Resolução 
1. As propriedades intensivas não dependem do tamanho (extensão) do sistema, mas 
propriedades extensivas dependem do tamanho (extensão) do sistema. Um 
exemplo de uma propriedade intensiva é a temperatura. Um exemplo de uma 
propriedade extensa é a massa. 
 
2. A gravidade específica, ou densidade relativa, é definida como a proporção da 
densidade de uma substância para a densidade de alguma substância padrão a uma 
temperatura especificada (o padrão é água a 4 ° C, para o qual ρH2O = 1000 kg / 
m3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolução 
 
1. A viscosidade é uma medida da "resistência à deformação" de um fluido. É devido à força 
de fricção interna que se desenvolve entre diferentes camadas de fluidos, pois são forçadas 
a se mover em relação umas com as outras. A viscosidade é causada pelas forças coesivas 
entre as moléculas em líquidos e pelas colisões moleculares nos gases. Em geral, os líquidos 
têm maiores viscosidades dinâmicas do que os gases. A proporção da viscosidade μ para a 
densidade ρ aparece frequentemente nas equações da mecânica dos fluidos e é definida 
como a viscosidade cinemática, ν = μ / ρ. 
 
2. Os fluidos cujo esforço de cisalhamento são linearmente proporcionais ao gradiente de 
velocidade (tensão de cisalhamento) são chamados de fluidos newtonianos. Os fluidos mais 
comuns, como água, ar, gasolina e óleos são fluídos newtonianos. Na análise diferencial do 
fluxo de fluidos, apenas os fluidos Newton são considerados nessa disciplina. 
 
3. Devemos comparar a velocidade de sedimentação das bolas caídas na água e no óleo; ou 
seja, devemos determinar qual irá chegar ao fundo do recipiente primeiro. Quando duas 
bolas de vidro pequenas idênticas são lançadas em dois recipientes idênticos, um cheio com 
água e o outro com óleo, a bola que caiu na água atingirá o fundo do recipiente primeiro 
por causa da viscosidade muito menor da água em relação ao óleo. O óleo é muito viscoso, 
com valores típicos de viscosidade aproximadamente 800 vezes maiores que os da água à 
temperatura ambiente. 
 
4. (a) A viscosidade dinâmica dos líquidos diminui com a temperatura. (b) A viscosidade 
dinâmica dos gases aumenta com a temperatura. Uma boa maneira de lembrar isso é que 
um motor de carro é muito mais difícil de começar no inverno porque o óleo no motor possui 
uma viscosidade mais alta a baixas temperaturas. 
 
5. (a) Para líquidos, a viscosidade cinemática diminui com a temperatura. (b) Para os gases, a 
viscosidade cinemática aumenta com a temperatura. 
 
6. O perfil de velocidade de um fluido que flui através de um tubo circular é fornecido. A força 
de arrasto de fricção exercida sobre o tubo pelo fluido na direção do fluxo por unidade de 
comprimento do tubo deve ser determinada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. . 
 
 
 
 
 
 
 
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Resolução 
 
 
1. A pressão relativa à pressão atmosférica é chamada de pressão manométrica, e a pressão 
relativa para um vácuo absoluto é chamado de pressão absoluta. A maioria dos medidores 
de pressão (como o de encher pneu de bicicleta) lê em relação à pressão atmosférica e, 
portanto, lê a pressão manométrica. 
 
 
2. A pressão atmosférica do ar, que é a pressão externa exercida sobre a pele, diminui com 
aumento de altitude. Portanto, a pressão é menor nas regiões mais elevadas. Como 
resultado, a diferença entre a pressão arterial nas veias e a pressão do ar externa aumenta. 
Esse desequilíbrio de pressão pode causar ruptura em algumas veias de paredes finas, como 
os que estão no nariz, causando hemorragia. A falta de ar é causada pela menor densidade 
de ar em maiores elevações e, portanto, menor quantidade de oxigênio por unidade de 
volume. Pessoas que escalam montanhas altas como Everest sofre outros problemas físicos 
devido à baixa pressão. 
 
3. Não, a pressão absoluta em um líquido de densidade constante não duplica quando a 
profundidade é dobrada. Isto é a pressão manométrica que duplica quando a profundidade 
é dobrada. Isto é análogo às escalas de temperatura - ao realizar análises usando algo como 
a lei do gás ideal, você deve usar a temperatura absoluta (K), não a temperatura relativa 
(oC), ou você irá encontrar o mesmo tipo de problema. 
 
4. Como a pressão aumenta com a profundidade, a pressão na parte inferior do cubo é maior 
que no topo. A pressão varia linearmente ao longo das faces laterais. No entanto, se os 
comprimentos dos lados do minúsculo cubo suspenso na água por uma corda são muito 
pequenos, as magnitudes das pressões em todos os lados do cubo são quase iguais. No 
limite de um "cubo infinitesimal", temos uma partícula fluida, com pressão P definidaem 
um "ponto". 
 
5. A densidade do ar no nível do mar é maior que a densidade do ar no nível de uma montanha. 
Portanto, as taxas de fluxo de volume dos dois ventiladores a velocidades idênticas serão as 
mesmas, mas a taxa de fluxo de massa do ventilador ao nível do mar será maior. Na 
realidade, as lâminas de ventilador na montanha sofrerão menos fricção e, portanto, o 
motor do ventilador não teria tanta resistência - a velocidade de rotação do ventilador na 
montanha seria ligeiramente maior do que no nível do mar. 
 
6. Pabs = Patm - Pvac = 92 - 24 = 68 kPa 
 
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a. A pressão no duto está acima da pressão atmosférica, pois o fluido na coluna no lado 
do duto está em um nível mais baixo. 
b. 
 
 
 
18. . 
 
 
 
 
 
 
Resolução 
1. 
A força ascendente que um fluido exerce sobre um corpo imerso é chamada de força de 
empuxo ou força flutuante. A força flutuante é causada pelo aumento da pressão em um 
fluido com a profundidade. A magnitude da força flutuante que atua sobre um corpo 
submerso cujo volume é V é expresso como F = ρf .g.V A direção da força flutuante é para 
cima, e sua linha de ação passa pelo centróide do volume de fluido deslocado. Se a força 
flutuante for maior do que o peso corporal, o corpo flutua. 
 
2. A magnitude da força flutuante que atua sobre um corpo submerso cujo volume é V é 
expressa como F = ρf .g.V, que é independente da profundidade. Portanto, as forças 
flutuantes agindo em duas bolas esféricas idênticas submersa em água em diferentes 
profundidades é a mesmo. A força flutuante depende apenas do volume do objeto, e não 
da sua densidade. 
 
3. A magnitude da força flutuante que atua sobre um corpo submerso cujo volume é V é 
expressa como F = ρf .g.V, que é independente da densidade do corpo (ρf é a densidade do 
fluido). Portanto, a força flutuante que age nas bolas de alumínio e ferro submersas na água 
é a mesma. A força flutuante depende apenas do volume do objeto, e não da sua densidade. 
 
4. A magnitude da força flutuante que atua sobre um corpo submerso cujo volume é V é 
expressa como FB = ρf gV, que é independente da forma do corpo. Portanto, as forças 
flutuantes que atuam no cubo e na esfera feitos de cobre submersos na água é a mesma 
pois eles têm o mesmo volume. Os dois objetos têm o mesmo volume porque eles têm a 
mesma massa e densidade. 
 
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6. . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolução 
 
1. A força hidrostática resultante que atua sobre uma superfície submersa é a resultante das 
forças de pressão agindo na superfície. O ponto de aplicação desta força resultante é 
chamado de centro de pressão. O centro de pressão geralmente não está no centro do 
corpo, devido à variação da pressão hidrostática. 
2. . 
a. 
 
 
 
b. Quando o carro é preenchido com água, a força líquida normal para a superfície da 
porta é zero, uma vez que a pressão em ambos os lados da porta será a mesma. 
3. . 
a. 
 
 
 
b. . 
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