LISTA de Exercícios 1 Fenômenos de Transporte

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Escola de Engenharias e TI 
Lista de Exercícios 1 – Fenômenos de Transporte 
Prof. MSc. Bruno César 
 
Lista de Exercícios 1 – Fenômenos de Transporte 
 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
Questão 1: 
Um campo de velocidade é definido por 𝑢 = 𝑦², 𝑣 = 5𝑥, 𝑤 = 0. No ponto (2, 4, 0), 
calcule: 
a) A velocidade; 
b) A aceleração local. 
Questão 2: 
Um bloco cúbico de massa 10 kg e de aresta de 250 mm é puxado para cima em uma 
superfície inclinada, sobre o qual há um filme de óleo SAE 10W-30 a –1,1°C de espessura 
0,025 mm. Determine a velocidade constante do bloco se ele for liberado. Se uma força de 75 N 
for aplicada para puxar o bloco para cima da superfície inclinada, determine a velocidade constante 
de subida do bloco. Se agora a força for aplicada para puxar o bloco para baixo, determine a 
velocidade constante do bloco. Considere que a distribuição de velocidade do bloco no filme seja 
linear. A superfície está inclinada de 30° a partir da horizontal. 
Questão 3: 
Um pistão de alumínio (SG = 2,64) com 73 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento, 
está em tubo de aço estacionário com 78 mm de diâmetro interno. Óleo SAE 10 W a 25°C ocupa 
o espaço anular entre os tubos. Uma massa m = 5 kg está suspensa na extremidade inferior do 
pistão, como mostrado na figura. O pistão é colocado em movimento cortando-se uma corda 
suporte. Qual é a velocidade terminal da massa m? Considere um perfil de velocidade linear dentro 
do óleo. 
 
 
Lista de Exercícios 1 – Fenômenos de Transporte 
Questão 4: 
Um fio magnético deve ser revestido com verniz isolante sendo puxado através de uma 
matriz circular com 1,0 mm de diâmetro e 50 mm de comprimento. O diâmetro do fio é de 0,9 mm 
e ele passa centrado na matriz. O verniz (μ = 20 centipoise) preenche completamente o espaço 
entre o fio e as paredes da matriz. O fio é puxado a uma velocidade de 50 m/s. Determine a força 
necessária para puxar o fio através da matriz. 
Questão 5: 
Fluidos com viscosidades μ1 = 0,2 N · s/m2 e μ2 = 0,25 N · s/m2 estão contidos entre duas 
placas (cada placa tem área de 2 m2). As espessuras são h1 = 1,0 mm e h2 = 0,8 mm, 
respectivamente. Determine a força F para fazer com que a placa superior se mova a uma 
velocidade de 2 m/s. Qual é a velocidade do fluido na interface entre os dois fluidos? 
Questão 6: 
Um viscosímetro com cilindros concêntricos pode ser formado pela rotação do membro 
interior de um par de cilindros bem-ajustados. Para pequenas folgas anulares, um perfil de 
velocidade linear pode ser considerado no líquido que preenche essa folga. Um viscosímetro tem 
um cilindro interno de diâmetro 100 mm e altura 200 mm, com a largura da folga anular de 0,001 
in, preenchida com óleo castor a 32°C. Determine o torque para manter o cilindro interno girando 
a 400 rpm. 
Questão 6: e Questão 7: 
 
 
Lista de Exercícios 1 – Fenômenos de Transporte 
 
Questão 7: 
Um viscosímetro de cilindros concêntricos pode ser obtido pela rotação do membro interno 
de um par de cilindros encaixados. A folga anular entre os cilindros deve ser muito pequena de 
modo a desenvolver um perfil de velocidade linear na amostra líquida que preenche a folga. Um 
viscosímetro tem um cilindro interno de 75 mm de diâmetro e altura de 150 mm, com uma folga 
anular de 0,02 mm. Um torque de 0,021 N · m é requerido para manter o cilindro girando a 100 
rpm. Determine a viscosidade do líquido que preenche a folga do viscosímetro. 
Questão 8: 
Encha lentamente um copo de vidro com água até o máximo nível possível. Observe o 
nível da água bem de perto. Explique agora como esse nível pode ser superior ao da borda do copo. 
 
GABARITO 
 
Obs.: Deve-se consultar os Dados de Propriedades de Fluidos no livro pra que sejam obtidas todas 
os dados necessários para resolução dos problemas. 
Questão 1: 
a) �⃗� (2, 4, 0) = (16𝑖̂ + 10𝑗̂) 
b) Zero 
 
Questão 2: 
Sem Força: 𝑈 = 0,196 𝑚/𝑠; ao puxar para cima: 𝑈 = 0,104 𝑚/𝑠; ao puxar para baixo: 
𝑈 = 0,496 𝑚/𝑠; 
Questão 3: 
V = 25,62 m/s 
Questão 4: 
F = 2,83 N 
Questão 5: 
Vint = 1,22 m/s 
F = 488 N 
Questão 6: 
T = 77,42 lb·pé 
Questão 7: 
µ = 8,07 × 10−4 𝑁 ∙ 𝑠/𝑚²