Eds respondidas mecanica flui apli

Prévia do material em texto

𝐹𝑠𝑥 = 𝑃1𝐴1 − 𝑃2𝐴2 cos 𝜃 + 𝑄𝑚(𝑣1 − 𝑣2 cos 𝜃)
𝐹𝑠𝑦 = −𝑃2𝐴2 cos 𝜃 − 𝜌𝑄𝑣2 cos 𝜃
𝐹𝑠 = √𝐹𝑠𝑥 2 + 𝐹𝑠𝑦 2
𝐹𝑠 = 56,5N 𝐹𝑠𝑥 = −49𝑁 𝐹𝑠𝑥 = 28,2𝑁 𝜌 = 800𝑘𝑔/𝑚3
Medições da altura de líquido a montante de uma obstrução colocada em um escoamento de canal aberto podem ser usadas para determinar a vazão em volume. Tais obstruções, projetadas e calibradas para medir a vazão em um canal aberto são chamadas de vertedores. Admita que a vazão em volume Q, sobre um vertedor é uma função da altura a montante, h, da gravidade, g, e da largura do canal, b. Use a Análise Dimensional para determinar a dependência funcional de Q em relação às outras variáveis.
 Uma correia contínua, movendo-se verticalmente através de um banho de líquido viscoso, arrasta uma camada de líquido, de espessura h, ao longo dela. Admite-se que a vazão em volume do líquido, Q, depende de μ, ρ, g, h e v, onde v é a velocidade da correia. Aplique a análise dimensional para prever a forma de dependência de Q em relação às outras variáveis.
Uma placa fina e retangular está imersa num escoamento uniforme com velocidade ao longe igual a v. 
A placa apresenta largura e altura respectivamente iguais a w e h e está montada perpendicularmente ao escoamento principal. 
Admita que o arrasto na placa (Fa) é função de w, h, ,  e v. 
Determine o conjunto de termos pi adequado para cada estudo experimental deste problema. 
Água escoa a 32º F através de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 pés/s. A queda de pressão em 30 pés deste tubo é 2,0 lbf/po2. Determine a velocidade deve escoar Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinâmicamente similar.
  
Dados: H20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/pé2; H20 a 32 º F = 1,939 slug / pé3; 
  Benzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/pé2; Benzina a 68 º F = 0,88
12,5 ft/s
Água escoa a 32º F através de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 pés/s. A queda de pressão em 30 pés deste tubo é 2,0 lbf/po2. Determine qual será a queda de pressão em 10 pés deste tubo de 1 pol. de diâmetro no qual escoa Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinâmicamente similar.
  
Dados: H20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/pé2; H20 a 32 º F = 1,939 slug / pé3; 
Benzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/pé2; Benzina a 68 º F = 0,88
Vbenzina=12,5 ft
2,75lbf/in2
Água escoa a 32º F através de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 ft/s. A queda de pressão em 30 ft deste tubo é 2,0 lbf/ft-2. 
Determine qual será a queda de pressão em 10 pés deste tubo de 1 pol. de diâmetro no qual escoa Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinamicamente similar.
  
Dados: H20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/ft2; H20 a 32 º F = 1,939 slug / ft3; 
Benzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/ft2; Benzina a 68 º F = 0,88
Vbenzina=12,5 ft
0,042
Ar a 20 º C (68 º F) escoa através de um tubo de 610 mm (24in) a uma velocidade média de 1,8 m/s (6 ft/s)Para que haja semelhança dinâmica, qual é o diâmetro de tubo que carrega água a 16º C (60 º F) e 1,1 m/s (3,65 ft/s) poderia ser usado?
Dados: AR(20ºC) = 16×10-5 ft2/s , AR(16ºC) = 1,217×10-5 ft2/s
0,076 m 
Um modelo 1:80 de um avião é testado a 20 º C no ar, o qual tem a velocidade de 45 m/s. (a) A que velocidade seria o modelo impelido quando completamente submerso em água a 27 º C? (b) Qual seria a força resistente de um protótipo no ar, cujo modelo na água representa uma resistência de 0,57 Kgf?
Dados: uAR(20ºC) = 16×10-5 ft2/s, uH2O(27ºC) = 0,93×10-5 ft2/s
2,62 m/s e 200 gf
Está para ser realizado um teste de um projeto proposto para um bomba grande que deve fornecer 1,5m3/s de água através de um rotor de 40cm de diâmetro com uma elevação de pressão de 400kPa. Um modelo com um rotor de 8cm de diâmetro será usado. Que vazão deve ser usada e que elevação de pressão é esperada? 
O fluido a ser usado no modelo é a água, na mesma temperatura a ser bombeada pelo protótipo.
Qm=0,3m3/s e DPm=10.000kPa
Um modelo em escala 1:20 da superfície de um barco é usado para testar a influência de um perfil proposto do barco sobre o arrasto das ondas.Um arrasto de onda de 6,2lb é medido no modelo a uma velocidade de 8,0ft/s. A que velocidade isso corresponde no protótipo e que arrasto de onda é esperado para o protótipo? 
Despreze os efeitos viscosos e suponha o uso do mesmo fluido no modelo e no protótipo. 
vp=35,8ft/s e (Fa)p=49700lb
Um modelo é utilizado para estudar o escoamento de água numa válvula que apresenta seção de alimentação com diâmetro igual a 610mm. 
A vazão na válvula é 0,85m3/s e o fluido no modelo também é água na mesma temperatura daquela que escoa no protótipo. 
A semelhança entre o modelo e o protótipo é completa e o diâmetro da seção de alimentação do modelo é igual a 76,2mm. 
Determine a vazão de água no modelo. 
0,11m3/s
Uma placa plana retangular de 1m de largura e 2m de comprimento, imersa em água é arrastada horizontalmente com velocidade constante de 1,5 m/s. Calcular a força necessária supondo o número de Reynolds crítico é 5x105
14,5N
Querse impulsionar uma embarcação de 105 N de peso à velocidade de 72 km/h.A embarcação é sustentada por uma asa submarina cujos coeficientes de sustentação e arrasto são, respectivamente, 0,7 e 0,06. Determinar a área da asa.
0,71
Uma barcaça de casco chato de 20 m de comprimento e 7 m de largura está imersa em profundidade de 1,5 m e deve ser empurrada com uma velocidade de 3.6 km/h. Estimar a potência necessária para efetuar o serviço se ν = l0-6 m2/s e  ρ = 1 000 kg/m3.
6,5kW
A asa de um avião tem 7,5  m de envergadura e 2,1 m de corda. Estimar a força de arrasto na asa utilizando os resultados para o escoamento sobre uma placa plana e admitindo a camada limite turbulenta desde o bordo de ataque, quando o avião voa a 360 km/h. (νar = 10-5 m2/s; ρ = 1,0 kg/m3)
420N
Um anemômetro, utilizado para medir a velocidade do vento, consiste de duas semi-esferas ocas montadas em sentidos opostos sobre dois braços iguais, que podem girar livremente quando montados sobre um eixo vertical. Qual é o momento necessário para manter o dispositivo estacionário, quando o vento tem uma velocidade de 36 m/h? (ρar = 1,0 kg/m3)
Um painel retangular de 6 m de comprimento por 0.7 m de largura faz parte da caixa de um camião que se desloca a 90 km/h, como mostra a figura.
  
Qual é o valor da tensão de corte na parede.
  
Re=vL/      Tw=Cf(1/2)v2A
Um avião Piper tem uma massa de 700 kg e voa em cruzeiro à velocidade de 190 km/h. Sabendo que a área da superfície alar é de 16.5 m2, determine o valor do coeficiente de sustentação nestas condições
  
FL=mg      FL= CL (1/2)rv2A
0,249
Um Boeing 747, que pesa 290 t quando carregado com fuel, leva 100 passageiros e descola a uma velocidade de 225 km/h. O peso médio de cada passageiro e a respectiva,bagagem é igual a 100 kg. Calcule a velocidade que o Boeing terá de ter para descolar quando carregado com 372 passageiros,assumindo que o faria na mesma configuração geométrica (ângulo de ataque, posição de flaps, etc).
233,3 Km/h
Ar (massa molecular seja 29) a 20C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamente de forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial.sabese que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K. e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a pressão final.
371 kPa
Ar (massa molecular seja 29) a 20C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamente de forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial. Sabe-se que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a temperatura final.
T1/T2=(0,4)k-1
150 C
Ar (massa molecular seja 29) a 20C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamentede forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial. Sabe-se que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K. e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a variação de energia interna específica considerando a temperatura final de 150C
93,3 kJ/kg
No Venturi da Figura, escoa ar (k=1,4; R=287m2/s2K). Na seção (1) tem-se P1=105Pa (abs), T1=20C e A1=50cm2. A seção (2) tem área A2=25cm2. O coeficiente de descarga do Venturi é 0,95. Dado: Hg=136000N/m3, determinar o coeficiente de compressibilidade.
0,47
Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine a vazão em volume neste canal sabendo que o canal é revestido com concreto acabado. Considere So=0,0014 e n = 0,012 quando o revestimento do canal é de concreto (com acabamento)
25,8 m3/s
Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine a vazão em volume neste canal sabendo que o canal está coberto com vegetação rasteira. Considere So=0,0014 e n = 0,030 quando a superfície do canal está coberta com vegetação rasteira
10,3 m3/s
Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine o número de Froude neste canal sabendo que o canal é revestido com concreto acabado.
Fr= v/(gL)0,5
0,803
Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine o número de Froude neste canal sabendo que o canal está coberto com vegetação rasteira. 
Fr= v/(gL)0,
0,31
Uma grande variedade de métodos tem sido utilizada para determinar o valor efetivo de n válidos para canais que apresentam subseções com valores distintos de n. É difícil estabelecer qual o melhor método para determinar o valor do coeficiente de Manning efetivo porque os resultados dos métodos são mais ou menos próximos. Uma aproximação razoável consiste em dividir a seção transversal do canal em N subseções e considerar que cada uma delas apresenta um perímetro molhado, Pi , área Ai e coeficiente de Manning, ni . Os valores de Pi não incluem as fronteiras imaginárias entre as diferentes subseções e a vazão total é admitida como igual a soma das vazões em cada uma das subseções. Água escoa num canal de drenagem que apresenta seção transversal indicada na Figura. Se a inclinação do fundo do canal é S0 = 2m/1000m = 0,002. Estime a vazão de água no canal.
0,46 m3/s