Unidade 1 Exercícios hidraulica aluno

Prévia do material em texto

Exercícios de Hidráulica – Unidade 1 
Prof. Eng. Civil Msc Fernando H. Rufato 
 
Propriedades dos fluídos 
 
1 - Hidrostática é o ramo da Física que estuda as propriedades relacionadas aos líquidos ou gases 
sob a ação da gravidade em equilíbrio estático. De acordo com o estudo da hidrostática, marque a 
alternativa que melhor define massa específica. 
 
a) massa específica de uma substância é o quociente entre o volume ocupado por uma substância 
e a massa de uma porção oca de uma substância. 
b) massa específica é a razão entre a densidade absoluta de uma substância pela densidade de 
outra substância tomada como padrão. 
c) massa específica, também chamada de densidade absoluta, de uma substância é a razão entre 
a massa de uma porção compacta e homogênea dessa substância e o volume ocupado por ela. 
d) massa específica é a quantidade de matéria que cabe em um volume de um litro dessa 
substância. 
e) massa específica é a própria densidade relativa da substância. 
 
2 - Suponhamos que você possua 60 g de massa de uma substância cujo volume por ela ocupado 
é de 5 cm³. Calcule a densidade absoluta dessa substância, peso específica e densidade relativa 
no sistema internacional de unidades. Utilize g= 9,8 m/s² para os cálculos. 
a) ρ=1200 kg/m³, ɤ = 11,76.104 N/m³ e d=12 
b) ρ=12 kg/m³, ɤ = 11.760 N/m³ e d=1,2 
c) ρ=12.103 kg/m³, ɤ = 11,76.104 N/m³ e d=12 
d) ρ=1,2.104 kg/m³, ɤ = 11,76.103 N/m³ e d=12 
e) ρ=12.000 kg/m³, ɤ = 11,76.104 N/m³ e d=1,2 
 
3 - Determine a massa, em kg, de um bloco de ferro maciço em forma de cubo cuja aresta mede 20 
cm. Suponha que a massa específica do ferro seja igual a 7,8 g/cm3. 
a) m = 78 kg 
b) m = 58,2 kg 
c) m = 0,062 kg 
d) m = 62,4 kg 
e) m = 6,24 kg 
4- Um bloco de 50 kg desloca-se numa placa plana horizontal com uma velocidade constante de 2 
m/s. A área da base do bloco é de 3×104mm² . Determinar a força a que o bloco está sujeito se: 
a) Não existir lubrificante (atrito seco) e o coeficiente de atrito for f = 0,2 (Resp 98 N) 
b) Existir uma película de óleo com 0,2 mm de espessura e viscosidade μ=0,09 kg/m.s (Resp. 27 N) 
 
 
 
5 - Um êmbolo hidráulico cilíndrico com 250 mm de diâmetro desloca-se num cilindro concêntrico 
com 250,3 mm de diâmetro interno. O comprimento do êmbolo é de 1,5 m. O espaço anelar está 
cheio com um lubrificante de massa volúmica ρ = 0,8 kg/dm³ e viscosidade cinemática ν = 
3,5.10-4 m²/s. Se o êmbolo se deslocar com uma velocidade de 120 mm/s, qual é a força 
resistente ao movimento do mesmo? (Resp. Ft=26,32 N) 
 
 
Estática dos fluidos: 
 
6 – O tubo aberto em formato de U da figura, contém 2 líquidos não 
miscíveis, A e B, em equilíbrio. As alturas das colunas A e B, 
medidas em relação a linha de separação dos dois líquidos valem 50 
cm e 80 cm, respectivamente. Sabendo que a densidade de A é 
2.10³ Kg/m³, determine a densidade do líquido B. (Resp. ρ=1,25.10³ 
Kg/m³) 
 
7 - Uma prensa hidráulica tem êmbolos com seções retas de áreas A1 = 20 cm2 e A2 = 300 cm2 . 
A) Calcule o módulo da força que o êmbolo 2 exerce sobre a vizinhança quando uma força com 
módulo de 100 N é aplicada ao êmbolo 1. B) Qual o curso do embolo 2, para cada acionamento da 
alavanca de curso de 15 cm no embolo 1? (Resp. a) F2=1.500 N e b) h2=1 cm) 
 
 
 
 
 
8 - O macaco hidráulico consta de dois êmbolos: um estreito, que comprime o óleo, e outro 
largo, que suspende a carga. Um sistema de válvulas permite que uma nova quantidade 
de óleo entre no mecanismo sem que haja retorno do óleo já comprimido. Para multiplicar 
a força empregada, uma alavanca é conectada ao corpo do macaco. Tendo perdido a 
alavanca do macaco, um caminhoneiro de massa 80 kg, usando seu peso para 
pressionar o êmbolo pequeno com o pé, considerando que o sistema de válvulas não 
interfira significativamente sobre a pressurização do óleo, poderá suspender uma carga 
máxima, de quantos kg? 
Dados: diâmetro do êmbolo menor = 1,0 cm; diâmetro do êmbolo maior = 6,0 cm; aceleração 
da gravidade = 10 m/s2. (Resp. m2=2800 Kg). 
 
 
 
 
 
9 - Um cubo maciço e homogêneo, de 40 cm de aresta está em equilíbrio flutuando em uma 
piscina com parte de seu volume submerso. Sabendo que a densidade da água é 1 g/cm³ 
e a distância entre o fundo do cubo e a superfície da água é de 32 cm. Qual a densidade 
do cubo? (Resp. ρ=0,8 g/cm³) 
 
Cinemática dos fluidos 
 
10 – Os Regimes de escoamento que possuem características bem definidas são: laminar e 
turbulento. 
 Os comportamentos de ambos são muito distintos, como 
fica evidente na figura seguinte. 
 
 
Com base na figura apresentada e em seus 
conhecimentos sobre regimes de escoamentos, analise 
as seguintes sentenças: 
I-O regime laminar apresenta movimento suave, com 
formação de camadas, lâminas paralelas. 
II-O regime turbulento não possui partículas com 
movimentação regular, oque aumenta a taxa de colisão entre estas. 
III-O perfil frontal do escoamento, no caso de regime laminar, apresenta forma parabólica. 
IV-O regime turbulento não tem um perfil frontal bem definido, porém, possui formato menos 
convexo, tendendo a forma linear. 
V-O gradiente de velocidade do regime laminar é regular, com máxima velocidade no eixo do 
escoamento. 
Após analisar as sentenças anteriores, marque, dentre as alternativas seguintes, aquela que reúne 
todas as verdadeira. 
a) I, II, III e IV, apenas. 
b) I, II, III, IV e V 
c) II, III, IV e V, apenas. 
d) I, III e V, apenas. 
e) I, III, IV e V, apenas. 
 
11– A velocidade de escoamento é fator que, na pratica, pode alterar o regime de escoamento. 
Como em determinadas situações o comportamento fluidodinâmico do escoamento é limitante, o 
controle desse fator e, consequentemente, da vazão é de grande importância. 
Qual será a vazão máxima que uma tubulação de 200 mm, sabendo que a manutenção de regime 
laminar é um critério de projeto? Considere que o líquido escodo é água, massa específica (ρ) de 
980 Kg/m³, e viscosidade dinâmica (μ) de 10-3 N.s/m². 
 
a) 0,001 m/s b) 10 m/s c) 0,00032 m³/s d) 0,0000102 m/s e) 320,2 m³/s 
 
12- Em uma cultura irrigada por um tubo de PVC, 
que tem área de secção reta de 100 cm2, passa 
água com uma vazão de 7.200 litros por hora. 
Determine a velocidade de escoamento da água 
nesse cano, em m/s. 
 
13- Verificou-se que a velocidade econômica para 
uma extensa linha de recalque é 1,05 m/s. A vazão 
necessária a ser fornecida pelas bombas é de 450 
m³/h. A) Determine o diâmetro da linha. B) Sabendo que nos diâmetros comerciais passíveis de 
uso, as áreas são DN 350 mm, A=0,0962 m²; DN 400 mm, A=0,1257 m² e DN 450 mm, A=0,1590 
m²; calcule a nova velocidade. (Resp. a) D=0,39m b) v=1,0 m/s) 
 
14- Considere duas regiões distintas do leito de um rio: uma larga A, com 200 m2 de área de 
secção transversal, onde a velocidade escalar média da água é de 1,0 m/s e outra estreita B, com 
40 m2 de área de secção transversal. 
Calcule: a) a vazão volumétrica do rio. b) a velocidade escalar média da água do rio na região 
estreita B. (Resp. a) 
Q=200 m³/s) e b) v= 5 
m/s)