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1 1ª Lista de Exercícios – Fenômenos de Transporte PROPRIEDADES FÍSICAS 1. A massa específica de um óleo combustível é 850 kg/m3. Calcule o peso específico e a densidade relativa do óleo (ρH2O = 1000 kg/m3). 𝐩𝐞𝐬𝐨 𝐞𝐬𝐩𝐞𝐜í𝐟𝐢𝐜𝐨 → 𝛄 = 𝛒 ∙ 𝐠 = 𝟖𝟓𝟎 ∙ 𝟗, 𝟖 = 𝟖𝟑𝟑𝟎 𝐍/𝐦𝟑 𝐝𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐥𝐚𝐭𝐢𝐯𝐚 → 𝛒𝐫 = 𝟖𝟓𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎 = 𝟎, 𝟖𝟓 2. Determine a massa e o peso do ar contido em um compartimento cujas dimensões são 6m x 6m 8m. A densidade do ar é 1,16 kg/m3. 𝐦 = 𝛒 ∙ 𝐕 = 𝟏, 𝟏𝟔 ∙ (𝟔 ∙ 𝟔 ∙ 𝟖) = 𝟏, 𝟏𝟔 ∙ 𝟐𝟖𝟖 = 𝟑𝟑𝟒, 𝟎𝟖 𝐤𝐠 𝐏 = 𝐦 ∙ 𝐠 = 𝟑𝟑𝟒, 𝟎𝟖 ∙ 𝟗, 𝟖 = 𝟑𝟐𝟕𝟒 𝐍 3. Um reservatório graduado contém 500 ml de um líquido que pesa 6 N. Determine o peso específico e a massa específica do líquido (g = 9,8 m/s2). 𝐕 = 𝟓𝟎𝟎 𝐦𝐥 = 𝟎, 𝟓 𝐥 = 𝟎, 𝟓𝐱𝟏𝟎−𝟑𝐦𝟑 = 𝟓𝐱𝟏𝟎−𝟒𝐦𝟑 𝛄 = 𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐕 = 𝟔 𝟓𝐱𝟏𝟎−𝟒 = 𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎 𝐍/𝐦𝟑 𝛄 = 𝛒 ∙ 𝐠 → 𝛒 = 𝛄 𝐠 = 𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎 𝟗, 𝟖 = 𝟏𝟐𝟐𝟒, 𝟓 𝐤𝐠/𝐦𝟑 4. Os reservatórios da figura abaixo estão totalmente preenchidos com um óleo cuja densidade relativa é 0,82. Calcule a pressão sobre a base em ambos os casos (ρH2O = 1000 kg/m3). 𝐏 = 𝐅 𝐀 = 𝐏𝐞𝐬𝐨 Á𝐫𝐞𝐚 = 𝐦 ∙ 𝐠 𝐀 = 𝛒 ∙ 𝐕 ∙ 𝐠 𝐀 = 𝛒 ∙ 𝐀 ∙ 𝐡 ∙ 𝐠 𝐀 = 𝛒 ∙ 𝐡 ∙ 𝐠 𝐏𝟏 = 𝐏𝟐 = 𝟎, 𝟖𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎 ∙ 𝟐 ∙ 𝟗, 𝟖 = 𝟏𝟔𝟎𝟕𝟐 𝐍/𝐦 𝟐 5. Na latitude 45°, a aceleração da gravidade em função da altitude z acima do nível do mar é dada pela função linear: g = 9,807 – 3,32x10-6 z. Determine a altitude acima do nível do mar onde o peso de um objeto decresce 1%. (𝟏𝟎𝟎% − 𝟏%) ∙ (𝟗, 𝟖𝟎𝟕) = 𝟗, 𝟖𝟎𝟕 − 𝟑, 𝟑𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟔𝐳 → 𝟑, 𝟑𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟔𝐳 = 𝟗, 𝟖𝟎𝟕 − 𝟗, 𝟕𝟎𝟖𝟗𝟑 𝟑, 𝟑𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟔𝐳 = 𝟎, 𝟎𝟗𝟖𝟎𝟕 → 𝐳 = 𝟎, 𝟎𝟗𝟖𝟎𝟕 𝟑, 𝟑𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟔 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟗𝟓𝟑𝟗𝐱𝟏𝟎𝟔 = 𝟐𝟗𝟓𝟑𝟗 𝐦 6. A viscosidade cinemática de um óleo é 0,033 m2/s e a sua densidade relativa é 0,86. Calcule sua viscosidade dinâmica (ρH2O = 1000 kg/m3). 𝛎 = 𝛍 𝛒 → 𝛍 = 𝛎 ∙ 𝛒 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟑 ∙ 𝟎, 𝟖𝟔 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎 = 𝟐𝟖, 𝟑𝟖 𝐤𝐠/𝐦 ∙ 𝐬 7. Duas placas planas paralelas estão situadas a 3 mm de distância. A placa superior move-se com velocidade de 4m/s, enquanto a placa inferior está imóvel. Considerando que um óleo preenche totalmente o espaço entre elas, calcule a tensão de cisalhamento que age sobre o óleo. Dados: ν = 0,15 stokes e ρ = 905 kg/m3. 𝛎 = 𝟎, 𝟏𝟓 = 𝟎, 𝟏𝟓 𝐜𝐦𝟐 𝐬 = 𝟏, 𝟓𝐱𝟏𝟎−𝟓 𝐦𝟐 𝐬 ; 𝛍 = 𝛎 ∙ 𝛒 = 𝟏, 𝟓𝐱𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝟗𝟎𝟓 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟑𝟔 𝐍 ∙ 𝐬/𝐦𝟐 𝛕 = 𝛍 ∙ 𝐯 𝐞 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟑𝟔 ∙ 𝟒 𝟎, 𝟎𝟎𝟑 = 𝟏𝟖, 𝟏 𝐏𝐚 2 8. Uma placa retangular de dimensões 4 m x 5 m, escorrega sobre um plano inclinado, com velocidade constante, apoiando-se sobre uma fina película de óleo de 1 mm de espessura e viscosidade dinâmica μ = 0,01 N.s/m2. Se o peso da placa é 100 N, calcule quanto tempo levará para que a sua parte dianteira alcance o fim do plano inclinado. ∆𝐒 = 𝟏𝟎 𝐬𝐞𝐧 𝟑𝟎° = 𝟐𝟎 𝐦 ; 𝐅𝐭 = 𝟏𝟎𝟎 ∙ 𝐬𝐞𝐧 𝟑𝟎° = 𝟓𝟎 𝐍 ; 𝛕 = 𝐅𝐭 𝐀 = 𝟓𝟎 𝟒 ∙ 𝟓 = 𝟓𝟎 𝟐𝟎 = 𝟐, 𝟓 𝐍/𝐦𝟐 𝛕 = 𝛍 ∙ 𝐯 𝐞 = 𝟎, 𝟎𝟏 ∙ 𝐯 𝟎, 𝟎𝟎𝟏 = 𝟏𝟎𝐯 → 𝟏𝟎𝐯 = 𝟐, 𝟓 → 𝐯 = 𝟎, 𝟐𝟓 𝐦 𝐬 𝐯 = ∆𝐒 𝐭 → 𝐭 = ∆𝐒 𝐯 = 𝟐𝟎 𝟎, 𝟐𝟓 = 𝟖𝟎 𝐬 9. Uma placa quadrada de 1 m de lado e 20 N de peso, desliza sobre uma película de óleo em plano inclinado de 30°. A velocidade da placa é constante e igual a 2 m/s. Calcule a viscosidade dinâmica do óleo para uma espessura da película de 2 mm. 𝐅𝐭 = 𝟐𝟎 ∙ 𝐬𝐞𝐧 𝟑𝟎° = 𝟏𝟎 𝐍 ; 𝛕 = 𝐅𝐭 𝐀 = 𝟏𝟎 𝟏 ∙ 𝟏 = 𝟏𝟎 𝐍/𝐦𝟐 𝛕 = 𝛍 ∙ 𝐯 𝐞 → 𝛍 = 𝛕 ∙ 𝐞 𝐯 = 𝟏𝟎 ∙ 𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟑 𝟐 = 𝟏𝟎−𝟐𝐍 ∙ 𝐬/𝐦𝟐 10. Uma placa quadrada de 1 m de lado e 20 N de peso, desliza sobre uma película de óleo em um plano inclinado de 30°. A partir de uma altura, em relação ao chão, de 10 m, é necessário um intervalo de tempo de 20 segundos para que a placa atinja o final do plano. Considerando que a espessura da película de óleo é 2 mm, determine a viscosidade dinâmica do óleo. 𝐯 = ∆𝐒 𝐭 = 𝟏𝟎/𝐬𝐞𝐧(𝟑𝟎°) 𝟐𝟎 = 𝟐𝟎 𝟐𝟎 = 𝟏 𝐦/𝐬 ; 𝛕 = 𝐅𝐭 𝐀 = 𝟐𝟎 𝐬𝐞𝐧(𝟑𝟎°) 𝟏 ∙ 𝟏 = 𝟏𝟎 𝐍/𝐦𝟐 𝛍 = 𝛕 ∙ 𝐞 𝐯 = 𝟏𝟎 ∙ 𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟑 𝟏 = 𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟐𝐍 ∙ 𝐬/𝐦𝟐 11. Uma equação é dimensionalmente homogênea quando todos os seus termos apresentam as mesmas dimensões. A viscosidade de um fluido (Pa∙s), representada por A, é dada por uma equação dimensionalmente homogênea, que relaciona a densidade (C) e o tempo (D). Matematicamente escrevemos: A = (B)² ∙ (C) ∙ (D). Determine a grandeza representada por B e sua unidade de acordo com o Sistema Internacional (SI). 𝐏𝐚 ∙ 𝐬 = 𝐁𝟐 ∙ 𝐤𝐠 𝐦𝟑 ∙ 𝐬 → 𝐍 𝐦𝟐 = 𝐁𝟐 ∙ 𝐤𝐠 𝐦𝟑 → 𝐤𝐠 ∙ 𝐦 𝐬𝟐 = 𝐁𝟐 ∙ 𝐤𝐠 𝐦𝟑 → 𝐁𝟐 = 𝐦𝟐 𝐬𝟐 → 𝐁 = 𝐯𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 ( 𝐦 𝐬 ) 12. Quando a água escoa dentro de um tubo rugoso, a velocidade do escoamento próximo ao centro do tubo é maior do que a velocidade próxima às paredes. O principal motivo para este efeito é que: (A) Este é um escoamento incompressível (B) Este é um escoamento viscoso (C) O tubo não é liso (D) O atrito é desprezível (E) A vazão é pequena 3 13. Quando aquecemos o óleo de soja em uma frigideira e movimentamos a frigideira, é possível perceber que o óleo escoa mais facilmente do que quando ele está frio. O principal motivo para este efeito é: (A) A elevação da viscosidade do óleo (B) A redução da aderência do óleo (C) A redução da viscosidade do óleo (D) A elevação da aderência do óleo (E) A mudança de fase do óleo 14. Quando avaliamos o comportamento de fluidos com relação a viscosidade, nota-se que líquidos e gases apresentam comportamentos opostos com a mudança de temperatura. O comportamento correto é: (A) A viscosidade de gases diminui com o aumento de temperatura (B) A viscosidade de líquidos aumenta com o aumento de temperatura (C) A viscosidade de líquidos diminui com o aumento de temperatura (D) A viscosidade de líquidos e gases permanecem constantes (E) Todas opções estão erradas
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