2017 02 Mecflu Lista

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Centro Universitário de Belo Horizonte - UNIBH 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 Disciplina de Mecânica dos Fluidos 
Professor: Guilherme Loyola França de Vasconcellos 
 
1) A ducha de um chuveiro alimentado por um tubo de água com diâmetro interno de 
19,05 mm consiste em 50 bocais de diâmetros internos de 0,79 mm. Considerando 
uma vazão de 1,39 × 10
-4
 m
3
/s, qual é a velocidade (m/s) de cada jato de água? 
Qual é a velocidade média (m/s) no tubo? (R: 0,488 m/s) 
 
2) Um jato de água saindo de um bocal estacionário a 10 m/s (Aj = 0,1 m2) atinge 
uma pá defletora montada sobre um carrinho conforme mostrado. A pá vira o jato 
em um ângulo θ = 40°. Determine o valor da massa M requerida para manter o 
carrinho estacionário. (R: 238 kg) 
 
3) Um fluido, com massa específica de 1040 kg/m³, flui em regime permanente 
através da caixa retangular mostrada. Dados A1 = 0,046 m², A2 = 0,009 m², A3 = 
0,056 m², V1 = 3 m/s e V3 = 6 m/s, determine a velocidade V3. (R: V3 = 1,524 m/s; 
Vx3 = 1,3198 m/s e Vy3 = -0,762 m/2) 
 
 
4) Calcule a força requerida para manter o tampão fixo na saída do tubo de água. A 
vazão é 1,5 m³/s e a pressão a montante é 3,5 MPa. (F = 90,4 kN) 
 
 
5) A figura mostra uma bancada de 
ensaio de filtros de ar. Uma vazão de 
4,2 kg/min de ar a 20 °C (𝜌 =
1,1 𝑘𝑔/𝑚3 𝑒 𝜇 = 1,9 ∙ 10−5 𝑃𝑎 ∙ 𝑠) 
provenientes de um eletro ventilador 
atravessa a seção de testes, composta 
por uma tubulação de PVC de 9 cm de 
diâmetro e 4 m de comprimento. Com base na leitura do manômetro de coluna 
de água presente na seção de testes, determine o coeficiente de resistência K do 
filtro. 
 
 
 
6) Água está escoando em regime permanente por um cotovelo de 180°. Na entrada 
do cotovelo, a pressão manométrica é 103 kPa. A água é descarregada para a 
atmosfera. Considere que as propriedades são uniformes nas seções de entrada e 
de saída; A1 = 2500 mm2, A2 = 650 mm2 e V1 = 3 m/s. Determine a 
componente horizontal da força necessária para manter o cotovelo no lugar. (R: -
386,55 N) 
 
7) A contração de entrada e a seção de teste de um túnel de vento de laboratório 
estão esquematizadas na figura. A velocidade do ar na seção de teste é U = 50 
m/s. Um tubo pitot apontado diretamente para montante no escoamento indica 
que a pressão de estagnação na linha de centro da seção de teste é 10 mm de 
água abaixo da pressão atmosférica. O laboratório é mantido na pressão 
atmosférica e à temperatura de −5ºC. Avalie a pressão dinâmica na linha de 
centro da seção de teste do túnel de vento. Calcule a pressão estática no mesmo 
ponto. Qualitativamente, compare a pressão estática na parede do túnel com 
aquela na linha de centro. Explique por que as duas não podem ser idênticas. (R: 
Pdinâmica = 1,64 kPa e Pestática = -1,738 kPa) 
 
 
8) Ar a 40°C escoa em um sistema de tubos em que o diâmetro é reduzido em dois 
estágios de 25 mm para 15 mm e para 10 mm. Cada seção tem 2 m de 
comprimento. À medida que a vazão é aumentada, em qual seção o escoamento 
tornar-se-á turbulento primeiro? Determine as vazões nas quais uma, duas e, em 
seguida, as três seções tornam-se turbulentas em primeira instância. Para cada 
uma destas vazões, determine quais seções (se existir alguma) atingirão 
escoamento completamente desenvolvido. 
 
 
9) Água é bombeada através de um tubo comercial de aço carbono, de 230 mm de 
diâmetro, por uma distância de 6400 m, desde a descarga da bomba até um 
reservatório aberto para a atmosfera. O nível da água no reservatório está 15 m 
acima da descarga da bomba, e a velocidade média da água no tubo é 3 m/s. 
Calcule a pressão na descarga da bomba. (R: 2,1 MPa) 
 
 
10) Os alunos da residência universitária estão colocando uma piscina infantil no 
segundo andar e pretendem enchê-la com água de uma mangueira de jardim. A 
piscina tem um diâmetro de 1,5 m e uma profundidade de 0,76 m. O andar está 
5,5 m acima da torneira. A mangueira, internamente muito lisa, tem um 
comprimento de 15 m e o seu diâmetro é de 1,6 cm. Se a pressão da água na 
torneira é de 414 kpa, quanto tempo levará para ela encher completamente a 
piscina? Ignore as perdas menores. (R: 18,3 min) 
 
11) Água para resfriamento de perfuratrizes de rocha é bombeada de um reservatório 
para um canteiro de obras, usando o sistema de tubos mostrado. A vazão deve 
ser de 38 L/s e a água deve deixar o bocal de resfriamento (spray) a 37 m/s. 
Calcule a mínima pressão necessária na saída da bomba. Estime a potência de 
acionamento requerida, sendo a eficiência da bomba de 70%. 
 
 
12) Um tanque cilíndrico de diâmetro D = 50 mm, possui o esgoto por uma abertura 
de diâmetro d = 5 mm, em seu fundo. A velocidade do líquido saindo do tanque 
é aproximadamente 𝑉 = (2𝑔ℎ)
1
2 , em que y é a altura do fundo do tanque à 
superfície livre. Se o tanque inicialmente está cheio com água a y0 = 0,4 m, 
determine a profundidade da água em t = 60 s, t = 120 s e t = 180 s. 
 
13) Água escoa em regime permanente através de um tubo de comprimento L e raio 
R = 75 mm. Calcule a velocidade de entrada uniforme, U, se a distribuição de 
velocidade através da saída é dada por 𝑢 = 𝑈𝑚á𝑥 [1 −
𝑟2
𝑅2
] e umáx = 3 m/s. 
 
14) O diâmetro, d, dos pontos impressos por uma impressora a jato de tinta depende 
da viscosidade, μ, da massa específica, ρ, e da tensão superficial, σ, da tinta, bem 
como do diâmetro do bocal, D, da distância, L, do bocal à superfície do papel, e 
da velocidade do jato de tinta, V. Use a análise dimensional para encontrar os 
parâmetros Π que caracterizam o comportamento do jato de tinta. 
 
15) Em velocidades muito baixas, a força de arrasto sobre um objeto é independente 
da massa específica do fluido. Desse modo, a força, F, sobre uma pequena esfera 
é uma função somente da velocidade, V, da viscosidade do fluido, μ, e do 
diâmetro da esfera, D. Use a análise dimensional para determinar como a força 
de arrasto F depende da velocidade V.