relatório mecanica dos fluidos APLICADA 2

Prévia do material em texto

UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Engenharia Mecânica
Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
Nome: Jonathan Ferreira Boga RA: C6334J3
São José do Rio Preto – 9 de novembro de 2017
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Engenharia Mecânica
Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
Trabalho apresentado à disciplina de Mecânica dos Fluidos Aplicada do curso de Engenharia Mecânica da Unip – Universidade Paulista, Campus de São José do Rio Preto - SP, sob a responsabilidade do professor Abdoral Milaré de Carvalho.
Nome: Jonathan Ferreira Boga RA: C6334J3
São José do Rio Preto – 9 de novembro de 2017
Abstract 
Neste relatório estarão contidos os dados da simulação do experimento do jato ocasionado pela reação do mentos no refrigerante. Foi passado em aula o conteúdo didático sobre a equação de energia para regime permanente, e potência da máquina. Conhecimentos utilizados para realizar a simulação do clássico experimento da reação do refrigerante coca com mentos ocasionando num jato de pressão. Será feito uma pesquisa sobre o assunto e uma simulação levando em contas várias variáveis. Também será anexada uma pequena pesquisa do Efeito Magnus. 
Lista de figuras, siglas e símbolos
Figuras:
Figura 1: Jato de coca cola Zero
Figura 2: Efeito Magnus causado na bola
Siglas e Símbolos:
N: Potência.
: Peso especifico.
Q: Vazão volumétrica.
H: Carga
PHR: Plano horizontal de referencia.
D: Diâmetro do bocal da garrafa.
: Densidade do fluído da saída.
As: Área da saída.
: Força na saída no sentido vertical.
: Velocidade da saída.
: Potência do jato.
: Densidade do fluído.
: Área do jato.
Qj: Vazão do jato
Hj: Cargo do jato.
Introdução
Potência é definida pela razão do trabalho pelo tempo.
O Trabalho é uma energia mecânica, que é definido pela razão do peso pelo tempo, ou seja, pode ser definido como vazão em peso. 
Portanto para calcular a potência do volume, pegamos vazão do peso pelo volume e multiplicamos pela energia mecânica:
N = *Q*H
No caso do experimento da bala mentos no refrigerante coca cola, a bala mentos possui várias porosidades, a coca cola possuem vários gases carbono que impedem formação de bolhas. Ao jogar a bala mentos no refrigerante ela vai para o fundo da garrafa e começa dissolver quebrando a tensão do gás carbônico com as moléculas de água, liberando mais gás em alta pressão no refrigerante coca, formando milhares de bolhas envolta da bala isso devido sua porosidade, essas bolhas tende a escapar gerando então o esperado jato de coca cola. 
Desenvolvimento
Foi-nos passado em aula os conceitos e exemplos equação de energia para regime permanente e potência da máquina, foi posto em prática os conceitos da equação de energia, simulando o experimento do refrigerante coca cola com mentos. Para realizar a simulação experimento foi anotada a medida do diâmetro do bocal da garrafa, pesquisado o valor da densidade do refrigerante, pressão do jato de coca cola ocasionado pela reação do mentos dentro da garrafa. Depois de obter os dados supomos as condições ideais para que se pudesse ser feito o experimento, o refrigerante deveria estar em temperatura ambiente, à coca mais indicada séria a diet, light ou zero por possuírem menos quantidade de açúcar proporcionando mais formação de bolhas e gases aumentando a pressão do jato, para se obtiver uma reação mais rápida devemos colocar sete balas mentos simultaneamente. Após coleta dos dados e suposição das condições ideais, iniciamos a nossa simulação do experimento simulamos pegar uma garrafa de coca cola zero de dois litros, onde tiramos a tampa e colocamos simultaneamente sete balas mentos para aumentar a pressão, ocasionando na reação da coca com mentos formando gases e bolhas em volta da bala, ocasionando num jato de pressão de coca que se direcionou para fora da garrafa passando pelo seu bocal. Observamos através de vídeos e sites que ao colocar sete balas mentos na coca cola zero açúcar gerava uma pressão cinco atm, logo em seguida começamos os cálculos, calculamos a área do bocal elevando ao quadrado o diâmetro do bocal, multiplicando por Pi e dividindo por quatro, depois calculamos a velocidade do jato, primeiro encontramos a força na saída no sentido vertical, multiplicando área da saída pela pressão da coca com mentos, depois foi possível encontrar a velocidade aplicando a formula da força na saída no sentido vertical que é igual a densidade o fluído da saída vezes velocidade da saída ao cubo vezes a área da saída. Com os resultados da velocidade do jato e da área do bocal podemos começar os cálculos da potência do jato. Primeiro encontramos a carga do jato por unidade de peso, passamos o PHR no centro do bocal, anulando a altura do jato, como o jato é lançado à pressão atmosfera, sua pressão efetiva é nula, portanto para encontrar a carga do jato elevamos a velocidade do jato ao quadrado e dividimos pelo dobro da gravidade, aplicamos a equação na formula da potência encontrando o valor da potência do jato, fazendo multiplicação da densidade da coca cola, com a área do jato, com velocidade do jato elevada ao cubo, e o resultado obtido dividimos por dois encontrando a potência do jato. Essas equações citadas serão demonstradas na parte dos resultados do relatório.
Resultados e Conclusões
Figura 1: Jato de coca cola Zero
Dados:
Diâmetro do bocal da garrafa: 0,0225 m
Densidade do liquido coca cola: 1063,8 
Pressão atmosférica: 101325 Pa
Pressão causa pela reação: 5 atm = 506625
Resultados:
(Seguindo passo a passo das contas e dados citados no desenvolvimento)
 
Área do bocal (saída) : 
Força: Pressão x Área = 
Potência do jato:
Conclusões:
O experimento mostrou como ocorre a reação química da bala mentos no refrigerante, gerando bolhas de gases gerando uma alta pressão formando um jato de coca saindo do bocal da garrafa, nos permitindo estudar o jato e determinar a sua potência, podendo se dizer que os resultados foram satisfatórios. 
Permitiu-nos por em prática os ensinamentos visto em aula, usando os dados obtidos da observação de experimentos para encontrar a potência do jato da simulação gerada, portando posso dizer que os resultados teóricos obtidos foram satisfatórios, pois o objetivo era encontrar a potência do jato, como ela ocorria, e fazer uma simulação do experimento adotando diversas condições para melhorar o experimento.
Recomendações
Fazer uma pesquisa ampla sobre o assunto.
Anotar todos os dados e formulas que possam ser relevante.
Adotar todas as condições ideais para realizar o experimento.
Fazer várias observações a experimentos relacionados com a simulação que se deseja realizar.
Anexo
Efeito Magnus
O Efeito Magnus é um fenômeno que ocorre quando devido sua rotação um objeto altera sua trajetória em um fluido. 
Isso ocorre, pois se o fluido se movimentar com velocidades diferentes em pontos diferentes, nos pontos com maior velocidade terá menos pressão e os pontos com menor velocidade terá mais pressão.
Portanto o Efeito Magnus depende da velocidade do objeto e também da quantidade de ar que ele arrasta. Quanto menos liso for à superfície do objeto, a quantidade de ar que ele arrasta serámaior esse é o efeito Magnus.
Um grande exemplo desse Efeito é o gol de falta cobrado pelo jogar de futebol Roberto Carlos, que conseguiu mudar a trajetória da bola fazendo uma curva tirando do goleiro, isso devido à velocidade do movimento rotativo da bola causado pelo chute.
Figura 2: Efeito Magnus causado na bola
Nas indústrias automotivas o estudo do efeito Magnus modificou a forma de fabricação dos carros, o atrito pelo ar diminui a velocidade dos carros aumentando o consumo, com o passar do tempo os carros ficaram com aparência arredondada e as tinturas especiais para reduzir o atrito com ar. Os Veículos em movimento sofrem o efeito de Magnus, devido à diferença de fluxo de ar que passam por cima e por baixo do carro.
Referências
TecMundo. Experiência: Coca-Cola e Mentos. Disponível em: <https://www.tecmundo.com.br/ciencia/15744-experiencia-coca-cola-e-mentos-video-.htm >. Acesso em: 28 de Outubro de 2017, 23:30:52.
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos Fluídos. 2.ed. São Paulo: Pearson, 2008.
MUNDO ESTRANHO. Por que a mistura de Coca Light e Mentos provoca uma explosão?
.Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/alimentacao/por-que-a-mistura-de-coca-light-e-mentos-provoca-uma-explosao/>. Acesso em: 28 deoutubro de 2017, 23:52:48. 
QUIMICA EM FOCO. Experiência: Coca-cola + mentos = explosão de gás! Disponível em: < http://focoemquimica.blogspot.com.br/2012/10/experiencia-coca-cola-mentos-explosao.html>. Acesso em 29 de outubro de 2017, 00:04:50.
EBAH. Apostila McFlu-Seção 04. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeuLEAJ/apostila-mcflu-secao-04?part=3>. Acesso em 29 de Setembro de 2017, 00:30:41.
IBEROAMERICANA, Universidade. Disponível em: <http://www.fjartnmusic.com/Personal/1er_Semestre_files/LQGPostP3.pdf>. Acesso em 29 de Setembro de 2017, 00:49:59.
FENOMENOS DA ENGENHARIA, Blog. Disponível em: <http://fenomenosdaengenharia.blogspot.com.br/2013/06/aerodinamica-nos-esportes-efeito-magnus.html> . Acesso em 29 de Setembro de 2017, 13:36:25.