fenomenos de transporte np1

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

FENOMENOS DE TRANSPORTE
1- Considere duas placas planas e paralelas, com espaçamento de 2 mm. Entre as placas há óleo com viscosidade dinâmica 8,3 x 10-3 N·s/m². Sabendo que a placa superior desloca-se com velocidade de 5 m/s e que a inferior é fixa, determine a tensão de cisalhamento (N/m2) que atuará no óleo.
 
 20,75 N/M²
2 - Para um escoamento sobre uma placa, a variação vertical de velocidade v com a distância y na direção normal à placa é dada por v(y) = ay - by², onde a e b são constantes. Obtenha uma relação para a tensão de cisalhamento na parede (y = 0) em termos de a, b e  (viscosidade dinâmica). 
3 - O que é um fluido newtoniano? A água é um fluido newtoniano? 
é um fluido cuja tensão de cisalhamento é proporcional à taxa de deformação. A água é um fluido newtoniano.
4- Uma placa fina move-se entre duas placas planas horizontais estacionárias com uma velocidade constante de 5 m/s. As duas placas estacionárias estão separadas por uma distância de 4 cm, e o espaço entre elas está cheio de óleo com viscosidade de 0,9 N.s/m². A placa fina tem comprimento de 2 m e uma largura de 0,5 m. Se ela se move no plano médio em relação às duas placas estacionárias (h1 = h2 = 2 cm), qual é a força, em newtons (N) requerida para manter o movimento?
 
 450 N
5 - Um fio passará por um processo de revestimento com verniz isolante. O processo consiste em puxá-lo por uma matriz circular com diâmetro de 1 mm e comprimento de 50 mm. Sabendo-se que o diâmetro do fio é de 0,9 mm, e que, a velocidade com que é puxado, de forma centralizada na matriz, é de 50 m/s, determine a força, em newtons (N), necessária para puxar o fio através dela em um verniz de viscosidade dinâmica   = 20 m Pa.s. 2,83N
6 - Água ( = 1,003 m Pa.s e água = 1000 kg/m³) escoa em um conduto de 5 cm de diâmetro, com velocidade de 0,04 m/s. Sabendo que o número de Reynolds é utilizado para determinar o regime de escoamento de um fluido, portanto, é correto afirmar que o seu valor, para situação descrita e, consequentemente, o regime de escoamento do fluido são respectivamente:  1994 ESCOAMENTO LAMINAR
7 - Acetona escoa por um conduto com 2 cm de diâmetro, em regime de escoamento laminar (considerar Reynolds igual a 2000). Sabendo que a massa específica e viscosidade cinemática da acetona, valem respectivamente ρ = 790 kg/m3 e μ = 0,326 mPa.s, determine a velocidade de escoamento (em m/s) para que as condições acima sejam mantidas.  41,27 X 10-³ M/S
8 - O regime de escoamento permanente (ou estacionário) de um fluido é caracterizado por: 
9 - Uma placa quadrada, de 1 m de lado e 50 N de peso, desliza por um plano inclinado de 30 graus sobre uma película de óleo. A velocidade da placa é de 1 m/s e a espessura da película de óleo é 2,0 mm. A viscosidade dinâmica do óleo (Pa.s) vale:
  0,05
CAPITULO 2 
1 - Duas placas de área igual a 25 cm² estão justapostas e paralelas, separadas por uma distância de 5,0x10-6 m. Seu interior é preenchido com óleo SAE 30. As placas são sujeitas a forças opostas e paralelas a suas faces, de intensidade igual a 0,2 N, e se deslocam uma em relação à outra com velocidade de 1 mm/s. Qual é a viscosidade dinâmica (Pa.s) do óleo? 0,4 PAS
2 - Considere duas pequenas esferas de vidro idênticas lançadas em dois recipientes idênticos, um preenchido com água e o outro com óleo. Qual das esferas atingirá o fundo do recipiente primeiro? Por quê? 
a esfera lançada no recipiente preenchido com água, devido a viscosidade da água ser menor do que a do óleo.
3 - Um óleo tem uma viscosidade cinemática de 1,25 x 10-4 m²/s e uma massa específica de 800 kg/m³. Qual é sua viscosidade dinâmica (absoluta) em kg/(m.s)? 0,1 KG/S
4 - Como a viscosidade dinâmica de (i) líquidos e (ii) gases varia com a temperatura? 
a viscosidade dinâmica de líquidos diminui com o aumento da temperatura e (ii) a viscosidade dinâmica de gases aumenta com o aumento de temperatura.
5 - A viscosidade cinemática de um óleo é de 2,8 x 10-4 m²/s e a sua densidade relativa é 0,85. Determinar a viscosidade dinâmica no sistema CGS. 2,38P
6 - Um bloco de 6 kg de massa desliza em um plano inclinado ( = 15º), lubrificado por um filme fino de óleo SAE 30 a 20 °C. ( = 0,2 Pa.s), como mostrado na figura a seguir. A área de contato do filme é 35 cm² e sua espessura é 1 mm. Considerando uma distribuição linear de velocidade no filme, determine a velocidade (em m/s) terminal do bloco (com aceleração igual a zero).
 22,18M/S
7 - Um bloco cúbico pesando 45 N e com arestas de 250 mm é puxado para cima sobre uma superfície inclinada sobre a qual há uma fina película de óleo SAE 10 W a 37 ºC ( = 3,7 x 10-2 Pa.s). Se a velocidade do bloco é de 0,6 m/s e a película de óleo tem 0,025 mm de espessura, determine a força requerida para puxar o bloco. Suponha que a distribuição de velocidade na película de óleo seja linear. A superfície está inclinada de 25º a partir da horizontal. 74,52N
8 - Uma placa móvel move-se sobre uma placa fixa, com velocidade de 0,3 m/s. Sabendo-se que entre as duas existe uma camada de óleo, com espessura de 0,3 mm e supondo que ocorre uma distribuição linear de velocidade, com tensão de cisalhamento de 0,65 N/m², determine a viscosidade dinâmica do fluido (em Pa.s).?
 
 6,5 X 10^-4 PS
9 - Um êmbolo de 150 kg, se move por gravidade no interior de um cilindro vertical. O diâmetro do êmbolo é de 220 mm e o diâmetro do cilindro é de 220,1 mm. A altura do êmbolo é de 420 mm. O espaço entre o êmbolo e o cilindro está cheio de óleo com viscosidade dinâmica igual a 8,5 N.s/m². A velocidade na descida, considerando um perfil linear de velocidade, vale (em cm/s): 3,04
CAPITULO 3
1 - Uma mangueira de jardim é usada para encher um balde de 38 litros. Sabendo que são necessários 50 s para encher o balde com água, determine a vazão volumétrica (em m3/s) e a vazão mássica (kg/s) da água através da mangueira.
Dado: água = 1000 kg/m³
Q = 0,76 x 10-3 m³/s QM = 0,76  kg/s
2 - Um tanque de água tem uma torneira próxima de seu fundo, cujo diâmetro interno é de 20 mm. O nível da água está 3 m acima do nível da torneira. Qual é a vazão ( em m3/s) da torneira quando inteiramente aberta? Q = 2,4 x 10-3 m³/s 
3 - Considerando que a velocidade da água em uma tubulação de 32 mm de diâmetro seja 4 m/s, determine a vazão volumétrica (em m3/s), a vazão mássica (em kg/s) e a vazão em peso (em N/s). 
Q = 3,2 x 10-3 m³/s QM = 3,2 kg/s QG = 32 N/s
4- Calcular o diâmetro (em cm) de uma tubulação para conduzir uma vazão de 100 litros/s, com velocidade média do líquido em seu interior de 2 m/s. D = 25 cm 
5 - Calcular o diâmetro ( em mm) de uma tubulação sabendo-se que pela mesma escoa água a uma velocidade de 6m/s. A tubulação está conectada a um tanque com volume de 14000 litros e leva 1 hora, 5 minutos e 45 segundos para enchê-lo totalmente. D = 27,4 mm 
6 - Em um reservatório de superfície livre constante, tem-se um orifício de 20 mm de diâmetro a uma profundidade de 3,0 m Substitui-se o orifício por outro de 10 mm de diâmetro. Qual deve ser a altura (em m) a ser colocado o orifício para que a vazão do fluido seja a mesma?
 
 48 M
7 - O sangue circula a 30 cm/s em uma aorta de 9 mm de raio. (a) Calcule a vazão do sangue em litro por minuto. (b) Embora a área da seção reta de um capilar sanguíneo seja muito menor do que a da aorta, há muitos capilares, de modo que a área total das seções retas do sistema de capilares é muito maior do que a da aorta. O sangue da aorta passa através dos capilares a uma velocidade de 1,0 mm/s. Estime a área total (em cm2) das seções retas dos capilares. a) 4,58 litros/min b) 763 cm²
8 - Os reservatórios I e II, da figura a seguir, são cúbicos. Eles são cheios pelas tubulações, respectivamente, em 200 s e 600 s. Determinar a velocidade (em m/s) da água na seção A indicada, sabendo-se que o diâmetro da tubulação é 1 m.
 
 v = 2,92 m/s 
CAPITULO 4 
1 - Um jato de água que sai de uma torneira fica progressivamente mais fino durante a queda (figura a seguir).
Essa seção reta horizontal é característica de jatos de água laminares em queda livre porque a força gravitacional aumenta a velocidade da água. Determine a velocidade v0 (em m/s).
Dados:
A0 = 1,2 cm²
A = 0,35 cm²
h = 45 mm
g = 10 m/s²
 
 v0 = 0,29 m/s 
2 - Um jato de água que sai de uma torneira fica progressivamente mais fino durante a queda (figura a seguir). Essa seção reta horizontal é característica de jatos de água laminares em queda livre porque a força gravitacional aumenta a velocidade da água. Determine a vazão (em m³/s) da torneira.
 
Dados:
A0 = 1,2 cm²
A = 0,35 cm²
h = 45 mm
g = 10 m/s²
 
 Q = 35 x 10-6 m³/s 
3 - Uma mangueira de jardim é conectada a um bocal é usada para encher um balde de 38 litros. O diâmetro interno da mangueira é de 2 cm, e se reduz a 0,8 cm na saída do bocal. Sabendo que são necessários 50 s para encher o balde com água, determine a vazão volumétrica (em m³/s) da água através da mangueira e a velocidade média (m/s) da água na saída do bocal. Q = 0,76 x 10-3 m³/s v = 15,1 m/s
4 - Para a irrigação de um jardim utiliza-se uma mangueira de 3 cm de diâmetro diretamente ligada a um irrigador que possui 24 orifícios. Cada um destes orifícios possui 0,16 cm de diâmetro. Sabendo que o módulo da velocidade de escoamento da água na mangueira é de 5 m/s, calcule o módulo da velocidade (em m/s) da água ao sair pelos orifícios do irrigador. v = 73,6 m/s 
5 - Um determinado circuito hidráulico admite água em um reservatório com vazão de 25 l/s. No mesmo reservatório é trazido óleo por outro tubo com vazão de 14 l/s. A mistura homogênea formada é então descarregada por outro tubo, cuja secção transversal tem uma área de 37 cm². Determine a velocidade (em m/s) da mistura.
 v = 10,54 m/s 
6 - O ar escoa em um tubo cuja área de maior seção transversal é de 20 cm² e a menor de 10 cm². A massa específica do ar na seção (1) é 1,4 kg/m³, enquanto na seção (2) é de 0,9 kg/m³. Sabendo que a velocidade na seção (1) é de 12 m/s, determine a velocidade (em m/s) da seção (2) e a vazão em massa (em kg/s).
 
 v2 = 37,33 m/s. Q2 = 0,0336 kg/s
7 - Um conduto de água (água = 1000 kg/m³) se afunila de um raio de 10 mm para um raio de 5 mm. Sendo a velocidade da água no raio de 10 mm igual a 2,0 m/s, determine:
 
a) a velocidade da água na parte mais estreita do conduto (em m/s);
 
b) a vazão volumétrica (em m³/s);
 
c) a vazão mássica (em kg/s);
 
 
 a) v2 = 8 m/s b) Q = 6,3 x 10-4 m³/s c) QM = 0,63 kg/s
8 - No ponto A o diâmetro do tubo é de 50 mm e a velocidade da água é de 2,3 m/s. O tubo se bifurca em dois tubos menores, cada um com diâmetro de 25 mm. Pedem-se:
a) Quais são as vazões (em m³/s) nos pontos A e B?
b) Qual é a velocidade (em m/s) no ponto B?
 
 a) QA = 4,5 x 10-3 m³/s e QB = 2,2 x 10-3 m³/s b) v2 = 4,5 m/s