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FENÔMENOS DE TRANSPORTE Universidade Veiga de Almeida - UVA 1 Notas de Aula – Não dispensa o uso do livro texto adotado pela Universidade. Prof. Rodolfo – Mestre em Tecnologia SEGUNDA LISTA DE EXERCÍCIOS SELECIONADOS Ref. Unidade 3- Dinâmica dos Fluidos. 1- O que significa dizer que um escoamento é (a) estacionário; (b) irrotacional (c) laminar? 2- Conceitue, defina e exiba a unidade no SI de fluxo de (a) volume (ou vazão); (b) massa (ou vazão mássica). 3- Um fluido de massa específica escoa, com velocidade média v, em uma tubula- ção cuja área da seção normal é A. Mostre que: (a) a vazão do fluido é v = vA; (b) a vazão mássica é m = vA. 4- Enche-se uma garrafa de um litro com a água de um bebedouro, em 20,0 s. Cal- cule a vazão do bebedouro, em L/min. R: 3 l/min. 5- Por um tubo de 8 cm de diâmetro escoa óleo a uma velocidade média de 4 m/s. Quanto vale o fluxo em m3/s e m3/h? R: 0,02 e 72. 6- A tubulação de aço para a alimentação de uma usina hidrelétrica deve fornecer 1.200 L/s. Projete o diâmetro da tubulação de modo que a velocidade da água não ultrapasse 1,90 m/s R: d . 7- Verificou-se que 250 cm3 de fluido escoa por um tubo, cujo diâmetro interno é de 7 mm, em um tempo de 41 s. Qual é a velocidade média do fluido no tubo? R: 0,158 m/s. 8- Um cano principal de água, com diâmetro interno de 14 cm, fornece água (atra- vés de canos intermediários) para um registro de 1 cm de diâmetro interno. Se a velocidade média da água no registro é de 3 cm/s, qual será seu valor no cano principal? R: 0,0153 cm/s 9- Um tubo de PVC usado para drenagem tem 3,00 m de comprimento e 936 furos com 6,00 mm de diâmetro. A velocidade de drenagem é de 5,00 cm/s. Calcule a vazão, em L/h, por centímetro de tubo. R: 15,9 l/h. 10- A confluência de duas correntes forma um rio. Uma das correntes mede 8,2 m de largura, 3,4 m de profundidade e sua velocidade é igual a 2,3 m/s. A outra cor- rente tem largura de 6,8 m, profundidade de 3,2 m e velocidade de 2,6 m/s. Calcu- le a profundidade do rio, sabendo que a sua largura é 10,5 m e a velocidade de suas águas é 2,9 m/s. R: 4m. 11- A mangueira de um jardim tem 2,0 cm de diâmetro e está ligada a um irrigador com 14 orifícios, cada um dos quais com diâmetro de 0,14 cm. A velocidade da água na mangueira vale 0,85 m/s. Calcule a velocidade da água ao sair pelos orifí- cios. R: 12 m/s. 12- Um rio de 20,0 m de largura e 4,0 m de profundidade drena uma área de terra igual a 3000 km2. Nesta região, ocorre um precipitação média de 48 cm/ano. Um quarto da água da chuva retorna à atmosfera por evaporação, mas a fração restan- te é drenada para o rio. Calcule a velocidade média da corrente do rio. R: 43 cm/s. FENÔMENOS DE TRANSPORTE Universidade Veiga de Almeida - UVA 2 Notas de Aula – Não dispensa o uso do livro texto adotado pela Universidade. Prof. Rodolfo – Mestre em Tecnologia 13- Calcule o trabalho realizado pela pressão para forçar 1,40 m3 de água através de um cano de 13,0 mm de diâmetro interno, sabendo que a diferença de pressão entre as duas extremidades do cano é igual a 1,00 atm. R: 142 kJ . 14- Que volume de água sairá, por minuto, de um tanque destampado através de uma abertura de 3 cm de diâmetro que está 5 m abaixo do nível de água no tan- que? R: 0,42 m3/min. 15- Quanto trabalho é feito por uma bomba para elevar 5 m3 de água a 20 m e forçá-la para dentro de uma canalização principal que está a uma pressão de 150 kPa? R: 1,73 x 106 J. 16- Através de uma tubulação com seção transversal com 4,0 cm2 de área, corre água com velocidade de 5,0 m/s. O duto gradualmente abaixa 10 m, enquanto sua área passa para 8,0 cm2. (a) Qual a velocidade da água no nível mais baixo? (b) Se a pressão no nível superior é 1,5 x 105 Pa, qual será a pressão no nível mais baixo? R: 2,5 m/s; 257 kPa. 17- A área da entrada do tubo no interior do reservatório (indicado na figura) é igual a 0,75 m2. A água entra nesse tubo com velocidade de 0,40 m/s. No gerador, instalado 183 m abaixo do nível de entrada, a área da seção reta do tubo é 0,032 m2. Calcule a diferença de pressão entre a entrada e a saída. R: 17,5 MPa. 18- A água escoa por uma mangueira de 3,00 cm de diâmetro com a velocidade de 60,0 cm/s. O diâmetro do bocal da mangueira é 0,30 cm. (a) Qual a velocidade com que a água passa pelo bocal? (b) Se uma bomba estiver numa das extremida- des da mangueira, e o bocal na outra, e ambos estiverem no mesmo nível, qual será a pressão na bomba, se a pressão no bocal for a atmosférica? R: 60 m/s; 1,9 MPa. 19- Num tubo horizontal, flui água com velocidade de 3,0 m/s, sob pressão de 200 kPa. Num certo ponto, o diâmetro do tubo se reduz à metade. Qual a pressão na seção mais estreita? R: 0,13 MPa. 20- A pressão numa seção de um tubo horizontal de 2,00 cm de diâmetro é 142 kPa. A água escoa através do tubo com a vazão de 2,80 L/s. (a) Qual a veloci- dade média da água nessa seção? (b) Qual deve ser o diâmetro de uma seção es- trangulada do tubo para que a pressão seja a atmosférica? R:8,91 m/s; 1,68 cm. 21- A velocidade do ar (1,3 kg/m3), ao passar na parte inferior de uma das asas de um avião, é igual a 110 m/s. Calcule a velocidade do ar na parte superior da asa para que surja uma pressão de sustentação de 900 Pa. FENÔMENOS DE TRANSPORTE Universidade Veiga de Almeida - UVA 3 Notas de Aula – Não dispensa o uso do livro texto adotado pela Universidade. Prof. Rodolfo – Mestre em Tecnologia R:116 m/s. 22- O ar de um furacão (1,2 kg/m3) sopra sobre o telhado de uma casa com uma velocidade de 110 km/h. (a) Calcule a diferença de pressão entre o lado interno e o lado externo do telhado e informe se essa diferença tende a levantá-lo ou a abaixá- lo. (b) Estime a força exercida sobre o telhado, cuja área é 90 m2, devido a esta diferença de pressão. R: 560 Pa; 50 kN. 23- As dimensões da janela de um escritório são 4,00 m e 5,00 m. Num dia de tempestade, o ar (1,23 kg/m3), sopra com uma velocidade igual a 30,0 m/s pela janela do quinquagésimo terceiro andar. Calcule a força exercida sobre a janela. R: 11 kN. 24- O medidor de Venturi, ilustrado na figura, é um aparelho que mede a velocida- de de escoamento de um fluido. O medidor é conectado entre duas seções da tubu- lação. A área A1 da seção transversal da entrada e da saída do medidor são iguais à área da seção transversal da tubulação. Na entrada (e na saída), o fluido, cuja den- sidade é , escoa com velocidade v. Entre a entrada e a saída, há um gargalo com seção transversal de área A2. Um manômetro diferencial, contendo um líquido de densidade m, conecta a porção mais larga do medidor com a porção mais estreita. A variação na velocidade do fluido é acompanhada de uma variação na pressão e provoca uma diferença h na altura nos dois ramos do manômetro. (a) Mostre que )A(A gh)(2A v 2 2 2 1 m 2 2 . (b) Suponha que o fluido é água doce, que a área da seção transversal é 64 cm2 na tubulação e 32 cm2 no gargalo, que a pressão é 55 kPa na tubulação e 41 kPa no gargalo. Qual é a vazão de água, em m3/s? R: 100 m. 25- Em um oleoduto horizontal, de seção transversal constante, a pressão decresce 0,34 atm entre dois pontos distanciados de 300 m. Qual a perda de energia, por litro de óleo e por metro de comprimento? R: 0,115 J.
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