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Mecânica dos Fluidos Lista de Exercícios Professor: Walisson de Jesus Souza Propriedades dos Fluidos Exercício 1 – Um gás está contido em um dispositivo vertical pistão-cilindro e sem atrito. O pistão tem massa de 4 kg e uma seção transversal de 35 cm². Uma mola comprimida acima do pistão exerce uma força de 60 N sobre ele. Se a pressão atmosférica for de 95kPa, determine a pressão dentro do cilindro. Resp.: 123, 35 kPa Exercício 2 – Na Figura abaixo mostra um balão contendo gás hélio. Determine o número de moles e a massa do desse gás. Dados: R = 8,314 kPa.m³/Kmol.K e a massa molecular é de 4 kg/kmol. Resp.: n= 9,286 Kmol; m= 37,1 kg. Lei de Newton da Viscosidade Exercício 1- A figura 1 mostra o esquema do perfil linear de um escoamento laminar de um fluido viscoso (viscosidade igual a 10 Pa.s) localizado entre duas placas paralelas de grandes dimensões (área de 60 m2) e separadas por uma distância pequena de 8 milímetros. A placa superior está em repouso enquanto a inferior está em movimento com velocidade 0,5 m/s. Calcule a força em Newtons exercida para manter a velocidade da placa. Resp.: F= 37500 N Figura 1 Exercício 2 – Em um tanque de óleo têm-se uma correria com velocidade V e com uma viscosidade absoluta µ. Assumindo que o perfil de velocidade é linear, desenvolva uma equação da potência em função de (h, L, V, b, µ) e determine a potência em watts quando a correria se movimenta com velocidade de 2,5 m/s em um óleo de µ=0,29 kg/m.s, com L= 2m, b= 60 cm e h= 3cm. y Vx(y) Vx y Resp.: Potência= 73 W. Exercício 3 – A glicerina a 20°C está entre duas placas com uma distância entre elas de 6mm, se a velocidade da placa que está se movimentando é de 5,5 m/s. Determine a tensão de cisalhamento e o número de Reynolds (assuma que L=h). Dados µ= 1,5 N.s/m², a massa específica é 1264 kg/m³. Resp.: Tensão= 1380 Pa; Re= 28. Exercício 4 – A placa móvel é separada por duas placas fixa por dois fluidos com viscosidade absoluta dos fluidos 1 e 2 (µ1, µ2), de alturas de h1, h2, enquanto que a placa móvel tem uma velocidade V e uma força de deslocamento F. Determine a expressão da força total para os dois fluidos. Estática dos Fluidos Exercício 1 - A pressão manométrica do ar no tanque mostrado na Figura abaixo é medida como 65 kPa. Determine a altura diferencial h da coluna de mercúrio. Resp.: hHG= 0,47 m Exercício 2 - Considere um manômetro de um fluido duplo preso a um tubo de ar mostrado na Figura abaixo. Se a densidade de um fluido for 13,55, determine a densidade do outro fluido para a pressão absoluta indicada do ar. Tome a pressão atmosférica como 100 kPa. Resp.: D= 1,34 Exercício 3 - Determine a diferença de pressão entre os pontos 1 e 2 em um monômetro diferencia como mostra a figura abaixo: Resp.: Exercício 4 - Calcule a pressão absoluta em kPa no ponto A na água contida na câmara pressurizada mostrada no esquema da Figura 2. Considere que a pressão atmosférica é 101,3 kPa, que a massa específica da água é 1000 kg/m3 a massa específica do mercúrio é igual a 13600 kg/m3 e que a aceleração da gravidade é 9,8 m/s2. As alturas indicadas são: h1=20cm, h2=15cm e h3=30cm. Figura 2 Resp.: PA= 122,3 kPa Exercício 5 – Certo fluido escoa em uma tubulação onde está acoplado um monômetro diferencial como mostra a Figura abaixo. Encontre P1-P2. Ar Água ρ A A h 1 h 2 h 3 Água ρ A Mercúrio ρ M P atm 2m113221 ghρghρ-ghρPP Resp.: gRρ-ρPP m21