Exercícios Fenômenos de Transportes

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PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS FLUIDOS E CONVERSÃO DE UNIDADES
Questão 1: Cite e explique três principais propriedades dos fluidos.
Questão 2: Efetue as conversões de unidades necessárias:
a) 20 m2 em cm2
b) 400m3 em cm3
c) 720 Km/h em m/s
d) 40 atm em mmHg, sendo que 1 atm= 760 mmHg
e) 108 Pa em atm, sendo que 1 atm=105 Pa
f) 20 g/cm3 para Kg/m3
FUNDAMENTOS DE HIDROSTÁTICA E TEOREMA DE STEVIN.
Questão 1
Segundo o teorema de Stevin, "a diferença entre as pressões de dois pontos de um fluído em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluído, a aceleração gravitacional e a diferença entre a profundidade dos pontos". Desta forma, considere a situação hipotética onde um mergulhador está a 5m de profundidade num tanque de mergulho com água de densidade 1g/cm3. A pressão atmosférica é igual a 105 Pa. Sendo g=10 m/s2, podemos afirmar que a pressão absoluta exercida no mergulhador é de:
a) 2 x 105 Pa
b) 1,5 x 105 Pa
c) 3 x 105 Pa
d) 15 x 105 Pa
e) 20 x 105 Pa
Questão 2
Um consumidor, desconfiado da qualidade da gasolina que comprou em um posto, resolveu testar a sua densidade. Em um sistema de vasos comunicantes, contendo inicialmente água (d=1), despejou certa quantidade da gasolina. Após o equilíbrio, o sistema adquiriu a aparência abaixo representada. Determine a densidade da gasolina comprada.
a) 0,8 g/cm3
b) 18 g/cm3
c) 12 g/cm3
d) 15 g/cm3
e) 4 g/cm3
PRINCÍPIO DE PASCAL E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Questão 1
Segundo o Princípio de Pascal, “Quando um ponto de equilíbrio sofre uma variação de pressão, todos os outros pontos também sofrem a mesma variação”. Uma aplicação importante deste princípio são os elevadores hidráulicos, bastante aplicáveis em Engenharia mecânica e de produção para a análise de defeitos automotivos. Considere um elevador hidráulico que equilibra um carro de 8000N de peso, conforme a figura (fonte: “Os alicerces da física vol. 1”. Yamamoto, Kazuhito, Ed. Saraiva):
A força que deve ser aplicada sobe o êmbolo menor de área 100 cm2, sendo a área do êmbolo maior igual a 100.000 cm2, é de:
a) 3N
b) 9N
c) 16N
d) 8N
e) 10N
Questão 2
Os êmbolos de uma prensa hidráulica são formados por dois cilindros com raios de 15cm e 200cm. Para equilibrar um corpo de 8000kg colocado no êmbolo maior é preciso aplicar no êmbolo menor uma força de:
a) 480 N
b) 441,4 N
c) 380 N
d) 500N
e) 120N
PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES.
Questão 1
Uma esfera de massa m =600g é constituída por um material de densidade 20 g/cm3. Ela é parcialmente imersa num líquido de densidade 2 g/cm3, de forma que 40% de seu volume está emersa. Determine:
a) o volume da esfera, em cm3
b) o empuxo sobre a esfera, em N.
Questão 2
Segundo o princípio de Arquimedes, “todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluído em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluído. Esta força é denominada empuxo, cuja intensidade é igual ao peso do fluído deslocado pelo corpo”. Desta forma, considere a situação hipotética onde um corpo de 100cm3 está imerso em um tanque que contém um fluído de densidade 0,80 g/cm3. Considere a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 Neste caso, o empuxo sofrido pelo corpo será de:
a) 0,8 N
b) 1,3 N
c) 2,1 N
d) 3,5 N
e) 0,6 N
Questão 3
Quando um corpo é totalmente imerso num fluido de densidade menor do que a sua, o peso tem intensidade maior do que a do empuxo. A resultante dessas forças é denominada peso aparente. O peso aparente pode ser medido através de um dinamômetro. De posse desses dados, um técnico suspendeu um objeto metálico através de um dinamômetro. Quando o objeto estava imerso no ar, a escala do dinamômetro indicou 5 x 102 N e quando totalmente imerso na água, 4,35x 102 N. Considerando a densidade da água igual a 1g/cm3 e a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 podemos então afirmar que o volume encontrado pelo técnico para o objeto foi de:
a) 2,5 x 10-3 m3
b) 6,5 x 10-3 m3
c) 5 x 10-3 m3
d) 4,5 x 10-3 m3
e) 3 x 10-3 m3
ANÁLISE DE VAZÕES
Questão 1
Por um cano cuja área da secção reta é A= 4,0 cm2 passa um líquido com vazão 6,0 litros por segundo. Qual é a velocidade do líquido? 
Questão 2
Uma mangueira cuja seção reta tem área de 2,0 cm2 e que despeja água à razão de 3,0 litros por segundo é usada para encher um tanque de volume 75 m3.
a) Quanto tempo será gasto para encher a caixa?
b) Com que velocidade a água sai da mangueira?
Questão 3
Um líquido flui através de um cano cilíndrico com velocidade 20 m/s, de modo que por uma seção reta qualquer passam 720 litros a cada 2 minutos. Calcule:
a) a vazão, em m3/s
b) a área da seção reta desse cano.
EQUAÇÃO DE BERNOULLI E SUAS APLICAÇÕES.
Questão 1
Considere a situação onde um fluido, ideal, de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo disposto horizontalmente. Considere dois pontos, A e B, dispostos também na linha horizontal, e alinhados entre si, a ma distância qualquer um do outro. O líquido passa pelo ponto A com velocidade V=4 m/s e neste ponto, um medido de pressão indica 6 x 104 Pa pelo ponto B com velocidade de 4 m/s. Sabendo-se que a pressão no ponto A é P= 5,6 x 104 Pa, calcule a pressão no ponto B.
Questão 2
Qual a velocidade da água através de um furo na lateral de um tanque, se o desnível entre o furo e a superfície livre é de 2 m?
Questão 3
Considere a situação onde um fluido, ideal, de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo disposto horizontalmente. Considere dois pontos, A e B, dispostos também na linha horizontal, e alinhados entre si, a ma distância qualquer um do outro. O líquido passa pelo ponto A com velocidade V=2m/s e pelo ponto B com velocidade de 4 m/s. Sabendo-se que a pressão no ponto A é P= 6,0 x 104 Pa e que a pressão em B é 5,4 x 104 Pa calcule a velocidade no ponto B.
PROPAGAÇÃO DE CALOR
Questão:
Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base de fibra de vidro e placa de gesso, como indicado no esboço. Em um dia frio de inverno, os coeficientes de transferência de calor por convecção são he=60W/(m2*K) e hi=30W/(m2*K). A área total da superficie da parede é de 350 m2.
a) determine a perda total de calor através da parede. 
b) se o vento soprar violentamente, aumentando he para 300 W/(m2*K), determine o aumento percentual na perda de calor.
DIFUSIVIDADE MÁSSICA
1) Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco farmacêutico de vidro. A boca está fechada com uma rolha de borracha que tem 20 mm de altura, com 10 mm de diâmetro na extremidade inferior, alargando-se até 20 mm na extremidade superior. A concentração molar do vapor do medicamento na rolha é de 2 x 10-3 kmol/m3 na sua superfície inferior e é desprezível na superfície superior. Sendo a difusividade mássica do medicamento na borracha de 0,2 x 10-9 m2/s, ache a taxa (kmol/s) na qual o vapor sai pela rolha.