lista cap 3

Prévia do material em texto

Mecânica dos Fluidos - EQE-357 - Turma EQB - Prof. Heloísa 
Terceira Lista de Exercícios 
 
1) (concurso Petrobras 2011 - Eng. de Equip. Júnior) 
 
 
 
A água escoa conforme ilustrado na figura acima. As propriedades do fluido não variam com o tempo. A expressão 
para a velocidade na seção 2, V2 , em função das velocidades médias nas seções 1 e 3, dadas respectivamente por 
V1 e V3, e das áreas nas respectivas seções, indicadas por A1, A2 e A3, corresponde a 
 
(A) 𝑉2 =
𝑉1𝐴1−𝑉3𝐴3
3𝐴2
 
(B) 𝑉2 =
𝑉1𝐴1−𝑉3𝐴3
2𝐴2
 
(C) 𝑉2 =
𝑉1𝐴1+𝑉3𝐴3
2𝐴2
 
(D) 𝑉2 =
𝑉1𝐴1+𝑉3𝐴3
𝐴2
 
(E) 𝑉2 =
𝑉1𝐴1−𝑉3𝐴3
𝐴2
 
 
2) (Fox, 8a ed., 4.22) Em um laboratório de uma universidade onde se gera um escoamento de ar com vazão de 15 
m3/s (condição para um determinado projeto), deseja-se construir um túnel de vento com velocidades variáveis. 
Propõe-se construir o túnel com uma sequência de três seções de teste circulares: a seção 1 terá diâmetro 1,5 m, a 
seção 2 terá diâmetro 1 m e a seção 3 um diâmetro tal que a velocidade média nesta seção seja de 75 m/s. 
 
(a) qual serão as velocidades nas seções 1 e 2? 
(b) qual deve ser o diâmetro da seção 3 para que se atinja a velocidade desejada na condição de projeto? 
 
 
 
3) (Fox, 8a ed., 4.24) Um fluido com densidade 65 lbm/ft3 escoa em 
regime permanente através da caixa retangular mostrada. Dados: 𝐴1 =
0,5 𝑓𝑡2, 𝐴2 = 0,1 𝑓𝑡
2, 𝐴3 = 0,6 𝑓𝑡
2, 𝑉1⃗⃗ ⃗ = 10 𝑖̂ 𝑓𝑡/𝑠 e 𝑉2⃗⃗ ⃗ = 20 𝑗̂ 𝑓𝑡/𝑠, 
determine a velocidade 𝑉3⃗⃗ ⃗. 
 
 
 
 
4) (Fox, 8a ed., 4.35) Água escoa em regime permanente 
através de um tubo de comprimento L e raio R = 75 mm. 
Calcule a velocidade uniforme de entrada U, se a 
distribuição de velocidades na saída do tubo é 
 
𝑢 = 𝑢𝑚𝑎𝑥 [1 −
𝑟2
𝑅2
] 
 
e 𝑢𝑚𝑎𝑥 = 3 m/s. 
 
 
 
5) (Fox, 8a ed., 4.65) Encontre a força F necessária para 
segurar o tampão na saída do tubo em que escoa água. 
A vazão volumétrica é 1,5 m3/s e a pressão na entrada é 
3,5 MPa. 
 
 
 
6) (Fox, 8a ed., 4.60) Água escoa em regime permanente 
através do bocal mostrado na figura ao lado, de onde é 
descarregada para a atmosfera. Calcule a componente 
horizontal da força exercida sobre o fluido na junta 
flangeada. Indique se a junta está sob tensão ou 
compressão. 
 
 
7) (Fox, 8a ed., 4.83) O bocal mostrado descarrega uma lâmina d' água 
na forma de um arco de 180o. A velocidade da água é 15 m/s e a 
espessura do jato é 30 mm, a uma distância radial de 0,3 m a partir da 
linha de centro do tubo de suprimento. Determine (a) a vazão em volume 
de água no jato em forma de lâmina e (b) a componente y da força 
necessária para manter o bocal do lugar. 
 
 
 
 
8) (Fox, 8a ed., 6.54) A vazão volumétrica de água através do sifão é 5 L/s, a 
temperatura é 20oC, e o diâmetro do tubo é 25 mm. Calcule a máxima altura 
permissível, h, de modo que a pressão no ponto A fique acima da pressão de vapor 
da água a 20oC (admita que a água escoa sem atrito). 
 
 
9) (Fox, 8a ed., 6.69) Água escoa em regime permanente através de um 
cotovelo redutor, conforme mostrado. O cotovelo é liso e curto, e o escoamento 
acelera ao passar por ele, de modo que o efeito do atrito é pequeno. A vazão 
volumétrica é Q = 2,5 L/s. O cotovelo está num plano horizontal. Estime a 
pressão manométrica na seção 1. Utilizando a equação do movimento, calcule a 
componente x da força exercida pelo cotovelo redutor sobre o tubo de 
suprimento de água. 
 
 
10) (Fox, 8a ed., 6.87) Um tanque com um orifício reentrante é mostrado na 
figura. O fluido é invíscido e incompressível. O orifício reentrante praticamente 
elimina o escoamento próximo às paredes laterais do tanque, onde a pressão 
pode ser aproximada pela pressão hidrostática. Calcule o coeficiente de 
contração, definido por 𝐶𝑐 = 𝐴𝑗/𝐴0.