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Centro Universitário de Belo Horizonte INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA – IET Disciplina: Mecânica dos Fluidos Professores: Paulo Guimarães de Moraes Lista de Exercícios – 01 1) Explique com suas palavras o conceito fundamental de Mecânica dos Fluidos e cite pelo menos 3 situações que você julgue que a mecânica dos fluidos pode ser importante na vida de um engenheiro. 2) O que diferencia sólido de fluido? 3) Defina e explique resumidamente os três métodos de análises de problemas na mecânica dos fluidos. 4) Qual a diferença entre volume de controle e sistema? 5) Enuncie com suas palavras as leis básicas que regem a mecânica dos fluidos: Conservação da Massa, Conservação do Momentum, Conservação do Momento de Momentum, primeira e segunda lei da termodinâmica. Enuncie também a equação de Clapeyron. 6) Um tanque esférico de diâmetro 500cm contém oxigênio comprimido a 7MPa e 25ºC. Qual a massa de oxigênio que ocupa esse tanque? 7) Para cada grandeza física listada a seguir, indique as dimensões usando massa como dimensão primária e dê as unidades no SI e no sistema Inglês típicas: a) Potência b) Pressão c) Módulo de Elasticidade d) Velocidade angular e) Energia f) Momento de uma Força g) Quantidade de Movimento h) Deformação i) Quantidade de Movimento Angular 8) Deduza os seguintes fatores de conversão que: a) Converta uma pressão de 1psi para kPa b) Converta volume de 1litro para galões c) Converta viscosidade de 1lbf.s/ft² para N.s/m². 9) Deduza os seguintes fatores de conversão que: a) Converta viscosidade de 1m²/s para ft²/s b) Converta potência de 1000W para horse power (HP) c) Converta energia específica de 1kJ/kg para Btu/lbm 10) Um fazendeiro necessita de 1,5 polegada de chuva por semana em sua fazenda que tem 25 acres de área plantada. Se ocorrer uma seca, quantos galões por minuto (gpm) deverão ser bombeados para irrigar a colheita? 11) Para determinar a vazão de água a 20ºC por uma mangueira, um estudante constata que a mangueira enche um tambor de 208 litros em 2 minutos e 37 segundos. Calcule: a) A vazão em m³/s b) A vazão em peso em N/s 12) Para escoamento permanente a baixa velocidade (laminar) através de um tubo circular, a velocidade u varia com o raio e assume a seguinte forma: )( 2 0 2 rr P Bu Em que µ é a viscosidade do fluido e P é a queda de pressão da entrada e da saída. Qual a dimensão da constante B? 13) Durante a II Guerra Mundial, Sir Geoffrey Taylor, um estudioso britânico da dinâmica dos fluidos, usou análise dimensional para calcular a energia liberada pela explosão de uma bomba atômica. Ele supôs que a energia liberada E era função do raio R da onda de pressão, da massa específica do ar ρ e do tempo t. Organize estas variáveis de forma que vire uma equação que chamaremos de Equação da Energia de Explosão. 14) Um corpo que pesa 250N na Terra, teria qual peso na Lua onde a gravidade é g=1,6m/s²? 15) Se força, comprimento e tempo são selecionados como dimensões fundamentais, as unidades de massa no sistema SI seriam escritas de qual forma? 16) Cinco cubos de gelo de 40cm³ derretem completamente em 2 litros de água morna. Para derreter 1 kg de gelo, é necessário uma energia de 320kJ. Sabendo disto, qual a queda de temperatura sofrida aproximadamente pela água morna? 17) A viscosidade da água (µ água) a uma temperatura de 300 K vale 2,09x10-5 slug/(ft.s). Calcule a viscosidade da água em unidades do SI. 18) Qual é o trabalho produzido para levantar um garrafão de água mineral de 30 litros a uma altura de 1,5 m do chão? (b) Quanto vale este trabalho em calorias? (c) Qual o número mínimo de vezes que o garrafão deve ser levantado para que o trabalho produzido seja maior que 1 kcal? 19) Um volume de 10 litros de água escoa com uma velocidade média constante de 50 in/s. Calcule o momentum deste sistema. 20) Um fluido escoa por uma tubulação com uma velocidade média de 9000 polegadas por hora (9,00x103 in/h). Obtenha a velocidade média do escoamento em unidades do SI
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