Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Questão 1 Correto Atingiu 0,05 de 0,05 Marcar questão Questão 2 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão Fenômenos de Transporte e Hidráulica - 2017.2 Iniciado em domingo, 15 Out 2017, 13:20 Estado Finalizada Concluída em domingo, 15 Out 2017, 15:02 Tempo empregado 1 hora 42 minutos Avaliar 1,75 de um máximo de 2,00(88%) Escoamentos permanente possuem campo de velocidade solenoidal. Escolha uma opção: Verdadeiro Falso Equação diferencial da continuidade, ∂ρ ∂ t + ⎯ ∇( )ρ→V =0, para um escoamento permanente, é simplificada para ⎯ ∇( )ρ→V =0. Nesse caso, não necessariamente, o divergente da velocidade é nulo (campo de velocidade solenoidal). Portanto, a afirmação é falsa. A resposta correta é 'Falso'. É possível ocorrer um escoamento incompressível cujo campo de escoamento é dado por →V= ( )2x2+y2−x2y i + ⎡⎢⎢⎣ ⎤⎥⎥⎦x3+x ( )y2−4y j . Escolha uma opção: Verdadeiro Falso Para ser considerado possível, um escoamento deve, ao menos, satisfazer ao princípio da continuidade ∂ρ ∂ t + ⎯ ∇· ( )ρ→V =0, que para um escoamento incompressível se resume a ⎯ ∇·→V=0. Num sistema de coordenadas cartesianas e problema bidimensional: ∂u ∂x + ∂v ∂y =0. Fenômenos de Transporte e Hidráulica - Página Questão 3 Correto Atingiu 0,05 de 0,05 Marcar questão Questão 4 Correto Atingiu 0,05 de 0,05 Marcar questão Questão 5 Correto Atingiu 0,06 de 0,06 Marcar questão Para o problema em questão: ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩ u=2x2+y2−x2y v=x3+x ( )y2−4y , ou seja, ∂u ∂x + ∂v ∂y =4x−2xy + 2xy−4x = 0. Portanto, o princípio da continuidade é atendido e, consequentemente, o escoamento é possível. A resposta correta é 'Verdadeiro'. A condição hidrostática é caracterizada pelo regime laminar. Escolha uma opção: Verdadeiro Falso Fluidos em regime laminar possuem velocidade. Portanto, não estão em condição hidrostática. A resposta correta é 'Falso'. Quando o fluido está em condição hidrostática, a variação da pressão é calculada apenas em função da gravidade, da massa específica e da variação da cota. Escolha uma opção: Verdadeiro Falso Em regime hidrostático, a pressão é calculada por p2=p1−∫ z1 z2ρgdz → p2−p1=−∫ z1 z2ρgdz . Portanto, a variação de pressão ao longo do fluido depende da massa específica ρ, da gravidade g e da variação da cota z. A resposta correta é 'Verdadeiro'. Universidade Federal Fluminense (UFF) - Engenharia Mecanica - COSEAC (2015) A pressão exercida de um líquido confinado em condição estática atua: Escolha uma: a. em um sentido e uma direção com a mesma intensidade com forças crescentes em áreas iguais b. em um sentido e uma direção com a mesma intensidade com forças iguais em áreas iguais c. em um sentido e todas as direções com a mesma intensidade e com forças iguais em áreas iguais Questão 6 Correto Atingiu 0,20 de 0,20 Marcar questão d. em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade, forças iguais e áreas iguais e. em todos os sentidos e direções com a intensidade crescente, forças iguais e áreas iguais Sua resposta está correta. Em condição hidrostática, de acordo com a equação da viscosidade de Newton, a tensão cisalhante é nula em todas as faces e direções de uma partícula fluida. Neste caso, com base na análise de tensões pelo círculo de Mohr (estudado na disciplina Resistência dos Materiais), verifica-se que o valor da tensão normal será o mesmo para qualquer direção. A pressão é um escalar calculado pelo valor da força normal de compressão dividido pela área. Ou seja, também terá o mesmo valor para qualquer direção em condição hidrostática. A resposta correta é: em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade, forças iguais e áreas iguais. O amortecedor de um automóvel pode ser representado como um cilindro com gás seu interior. O cilindro é fechado em uma de suas extremidades e possui um pistão móvel na outra, conforme figura abaixo. Num determinado instante, o comprimento do volume interno é L = 14 cm, a massa específica do gás é ρ = 18 kg/m , assumida como sempre uniforme, e o cilindro se move com velocidade constante V = 11 m/s, provocando expansão do gás. Considerando que o gás se move apenas da direção axial e que sua velocidade varia linearmente desde a extremidade fechada, u(x=0)=0, até o pistão, u(x=L)=V; calcule a taxa de variação da massa específica no referido instante em kg/m /s. Resposta: -1414,29 De acordo com a simplificação do problema, há apenas velocidade na direção axial que varia linearmente. Então, a velocidade é ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩ u (x)=V xL v=0 w=0 A equação diferencial da continuidade em coordenadas cartesianas é ∂ρ ∂ t + ∂ ( )ρu ∂x + ∂ ( )ρv ∂y + ∂ ( )ρw ∂z =0, que, para o problema em questão, se reduz a 0 0 3 3 Questão 7 Correto Atingiu 0,30 de 0,30 Marcar questão ∂ρ ∂ t =− ∂ ( )ρu ∂x . Como a massa específica é uniforme (constante ao longo do cilindro): ∂ρ ∂ t =−ρ ∂u ∂x . Substituindo u pela função determinada, anteriormente: ∂ρ ∂ t =−ρ VL . No instante em questão, ρ=ρ e L=L , então a taxa de variação da massa específica será ∂ρ/∂t = -18 x 11 / 0.14 = -1414 kg/m /s A resposta correta é: -1414. Duas placas planas horizontais muito compridas a uma distância h uma da outra são separadas por um fluido newtoniano e incompressível de viscosidade μ e massa específica ρ. A placa inferior está fixa e a superior se move, lateralmente, com uma velocidade V constante. As pressões nas extremidades são iguais, consequentemente, não há gradiente de pressão aplicado. Considerando escoamento laminar, qual seria a equação que define o perfil de distribuição de velocidades entre as duas placas? Escolha uma: a. u (y)= y 2 h2 V+1 b. u (y)= yh V+1 c. u (y)= y 2 h2 V d. u (y)= y 2 h2 V 2 + y h V 2 e. u (y)= yh V Sua resposta está correta. Definindo-se o sistema de coordenadas com x na direção do movimento e y perpendicular às placas, o problema pode ser representado pela figura abaixo. Se o escoamento entre as duas placas planas é laminar, então haverá velocidade apenas na direção x. Pelo princípio da continuidade para escoamento incompressível: 0 0 3 Questão 8 Correto Atingiu 0,14 de 0,14 Marcar questão ∂u ∂x + ∂v ∂y + ∂w ∂w =0, como v=w=0, → ∂u ∂x =0 Portanto, a variação da velocidade u só poderá ocorrer na direção y, o que classifica o escoamento como unidimensional. Como a velocidade aplicada na placa superior é constante, o escoamento também é permanente. A equação de Navier-Stokes permite calcular o campo de velocidades em um escoamento. Neste caso, apenas a componente em x (coordenadas cartesianas) interessa: ρgx− ∂p ∂x +μ ⎛⎜⎜⎜ ⎝ ⎞⎟⎟⎟ ⎠ ∂2u ∂x2 + ∂ 2u ∂y2 + ∂ 2u ∂z2 =ρ ⎛⎜⎜ ⎝ ⎞⎟⎟ ⎠ ∂u ∂ t +u ∂u ∂x +v ∂u ∂y +w ∂u ∂z Os seguintes termos serão nulos: g : a gravidade estará integralmente no eixo z; ∂p/∂x: não há gradiente de pressão aplicado, conforme enunciado; ∂ u/∂x e ∂ u/∂z : o escoamento é unidimensional (varia somente em y); ∂u/∂t: o escoamento é permanente; ∂u/∂x e ∂u/∂z: o escoamento é unidimensional (varia somente em y); v e w: só há componente de velocidade em x. Portanto, da equação anterior, restará: μ ∂ 2u ∂y2 =0 → ∂ 2u ∂y2 =0 . Integrando-se duas vezes: u (x)=C1x+C2 . Com as condições de contorno ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩ u (0)=0 u (h )=V → ⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩ C2=0 C1=V/h . A função para distribuição de velocidades entre as placas será então u (x)= Vh x . Observa-se que a distribuição de velocidades é linear. A resposta correta é: u (y)= yh V . Polícia Civil do Rio de Janeiro (PC-RJ) - PeritoCriminal - IBFC (2013) Uma prensa hidráulica é constituída de dois êmbolos sendo que o diâmetro do êmbolo maior é 35% superior ao diâmetro do outro êmbolo. Admitindo que o óleo hidráulico utilizado para a transmissão de força é incompressível e que uma força F foi aplicada no êmbolo de menor diâmetro, surgirá, como consequência, uma força F no êmbolo de maior diâmetro. A razão F /F vale: Escolha uma: a. 1,35 b. 1,82 c. 0,55 x 2 2 2 2 1 2 2 1 Questão 9 Correto Atingiu 0,14 de 0,14 Marcar questão Questão 10 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão d. 5,40 e. 0,37 Sua resposta está correta. A resposta correta é: 1,82. Petróleo Brasileiro S.A (Petrobras) - Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - CESGRANRIO (2014) Para um determinado fluido com peso específico de 13768 N/m , uma diferença de pressão de 4954 Pa corresponde a uma altura de carga de Escolha uma: a. 5,56 m b. 2,78 m c. 4954,00 m d. 0,36 m e. 0,72 m Sua resposta está correta. A resposta correta é: 0,36 m. A comporta AB, articulada em A e inclinada com um ângulo θ = 45°, foi instalada numa abertura de altura h = 1,60 m, conforme figura abaixo. Essa comporta tem largura b = 1,10 m e represa um fluido com peso específico γ = 10,2 kN/m e altura total 2h. Determine, selecionando uma unidade adequada: a) a profundidade do CG (centroide) da comporta; 3 3 Questão 11 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão Questão 12 Resposta: 2,4 m Pelo enunciado, subentende-se que a comporta é retangular. Neste caso, o CG (centro geométrico ou centroide) estará a meio comprimento da comporta e, por semelhança geométrica, a meia altura. Portanto, a profundidade do CG será h = 2h - h/2 = 3h/2 = 3x1,60/2 = 2,4 m A resposta correta é: 2,40 m. b) o valor total da força aplicada pelo fluido na comporta AB; Resposta: 60,86 kN A força que um fluido exerce numa superfície submersa é calculada por F=pCGA , onde p é a pressão no CG e A a área total da comporta. Então, p = ρ g h = γ h = (10,2x10 ) x 2,4 = 24,48 kPa A área da comporta será A = b x L = b x (h/sen 45º) = 1,10 x 1,60 / (√2/2) = 2,49 m . De volta a expressão da força aplicada: F = (24,48x10 ) x 2,49 = 60,9 kN A resposta correta é: 60931,0 N. c) a distância entre o CG e o CP (centro de pressão); e C G C G C G C G C G 3 2 3 Correto Atingiu 0,05 de 0,05 Marcar questão Questão 13 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão Obs.: γ = 10,2 kN/m³; b = 1,10 m; h = 1,6 m Resposta: -0,1254 m A distância entre o CG e o CP é equivalente ao módulo do y , que é calculado por yCP=−γ senθ Ixx F . Neste caso, o ângulo entre a comporta e a superfície d'água é θ = 45º .e o momento de inércia de área é calculado por I = bL /12, onde o comprimento da placa é L = h / sen 45º = 1,6 / (√2/2) = 2,26 m. Então I = 1,10 x (2,26) / 12 = m Substituindo na fórmula que calcula y : y = - 10,2 x sen 45º x (I ) / F = 0,12570764133618 m A resposta correta é: 0,126 m. d) o peso mínimo que a comporta deve ter para permanecer fechada. Resposta: 95,5 kN Isolando a comporta, as forças aplicadas são representadas pela figura abaixo. C P xx 3 xx 3 4 C P C P xx Questão 14 Incorreto Atingiu 0,00 de 0,05 Marcar questão Quando o peso P tem valor mínimo, a comporta toca no piso em B, sem reação (B = 0). Para o equilíbrio, o somatório dos momentos deve ser nulo. Em relação ao ponto A: ∑MA=0 → P dP,A−F dF ,A=0 → P= dF ,A dP,A F Substituindo os respectivos braços dos momentos: P= L 2+ yCP h 2 F Como L = h / sen 45º, P= h 2sen45 º+ yCP h 2 F = [(1,6/2sen45º + 0,126) / (1,6/2)] x 60,9x10 = 95,7 kN A resposta correta é: 95744,0 N. A resultante da força hidrostática em trechos curvos de tubulação é diretamente dependente da massa específica do fluido. Escolha uma opção: Verdadeiro Falso Conforme abordado na aula de Hidrostática, a força resultante de pressão Fp na tubulação em uma curva de ângulo θ é calculada por Fp= 2 ( )1−cosθ Feff (i), y 3 Questão 15 Correto Atingiu 0,05 de 0,05 Marcar questão Questão 16 Correto Atingiu 0,06 de 0,06 Marcar questão onde a força efetiva F é definida por Feff=p iA i−peAe (ii), sendo p , p , A e A as pressões e áreas das seções internas e externas, respectivamente. Portanto, a força hidrostática em curvas de tubulações depende, diretamente, apenas das pressões, diâmetros e ângulo de curvatura. Por outro lado, a força hidrodinâmica em curvas de tubulações, obtida pela equação integral do momentum, depende da massa específica, além de outros parâmetros (ex.: vazão e diâmetro). A resposta correta é 'Falso'. A água de lastro, utilizada em embarcações, tem por objetivo reduzir a cota do centro de carena. Escolha uma opção: Verdadeiro Falso A água de lastro é um peso adicional inserido em regiões inferiores da embarcação, com o objetivo de reduzir a cota do centro de gravidade G. Desta forma, obtém-se um aumento da altura metacêntrica GM e, consequentemente, maior estabilidade. A resposta correta é 'Falso'. Faça a correspondência mais adequada para os pontos X, Y e Z para o corpo flutuante representado na figura abaixo. eff i e i e Questão 17 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão Z metacentro Y centro de gravidade X centro de carena Sua resposta está correta. Centro de gravidade G corresponde ao ponto de aplicação da força peso do flutuante. Como os flutuantes são sempre simétricos, o centro de gravidade pertencerá ao eixo de simetria. Nesta figura, o local mais apropriado para G é o ponto Y. O centro de carena C, por sua vez, corresponde ao ponto de aplicação da força de empuxo, localizado no centroide do volume submerso. Na figura, o ponto que mais se assemelha a essa situação é o X. O metacentro M é localizado pela interseção da linha vertical que passa por C (centro de carena) com o eixo de simetria, o que corresponde ao ponto Z. A resposta correta é: Z – metacentro, Y – centro de gravidade, X – centro de carena. A figura abaixo apresenta um bloco de madeira com altura total H, altura submersa h e base quadrada de lado b = 0,45 m, flutuando em um tanque com água. Sabendo-se que a densidade da madeira é d = 0,78, calcule: a) a razão entre a altura submersa h e a altura total do bloco H; Resposta: 0,78 O equilíbrio entre o empuxo E e peso P será alcançado quando Questão 18 Correto Atingiu 0,10 de 0,10 Marcar questão Questão 19 Incorreto Atingiu 0,00 de 0,20 Marcar questão E=P → ρ fluido g V sub =ρmadeira g V total → ρ fluido V sub =ρmadeira V total substituindo-se os volumes pelo produto entre a área da base e as respectivas alturas: ρ fluido V sub =ρmadeira V total → ρ fluido Ab h = ρmadeira Ab H → hH = ρmadeira ρ fluido = ρmadeira ρágua A relação entre a massa específica da madeira e a da água (fluido de referência) corresponde à densidade d. Portanto h H =d = 0,78 A resposta correta é: 0,78. b) a altura metacêntrica, em metros, para que o bloco flutue, na configuração indicada, com equilíbrio indiferente (crítico); Resposta: 0 Conforme abordado na aula de Hidrostática, a condição de equilíbrio pode ser classificada, com base na altura metacêntrica GM, em GM < 0: instável GM = 0: crítico GM > 0: estável Portanto, para que haja equilíbrio crítico (indiferente), a altura metacêntrica deve ser GM = 0. A resposta correta é: 0,0. c) o valor de H para a mesma situação do item anterior (indique a unidade).Resposta: 1,175 m Na figura abaixo, é representada uma vista de perfil do bloco, parcialmente, submerso. O centro de gravidade G deve estar no centroide do bloco, uma vez que o mesmo é sólido e homogêneo, assim como o centro de carena C deve estar no centroide do volume submerso. Portanto, a distância GC será GC= H2 − h 2 = H−h 2 . Pela relação obtida no item a), h/H=d, portanto h=d.H, então: GC= H−dH2 = H 2 ( )1−d (i). Conforme abordado na aula de Hidrostática, para pequenos ângulos, a altura metacêntrica GM pode ser calculada por GM= I0 V sub −GC (ii), onde I é o momento de inércia de área da figura formada pela interseção do plano do nível d'água com a superfície do corpo flutuante. O I deve ser calculado em relação ao eixo de viragem, que neste caso é simétrico (o bloco tem base quadrada). Portanto: I0= bb3 12 = b4 12 (iii). O volume submerso Vsub, por sua vez, é calculado por V sub=Abh=b 2h (iv). Substituindo-se (i), (iii) e (iv) em (ii): GM= b4 12 b2 d H − H2 ( )1−d = b2 12 d H − H2 ( )1−d . Para situação do item anterior, conforme solicitado pelo item c), GM = 0, então a equação anterior resultará em: H= b 6 d ( )1−d = 0,45 / √(6 x 0,78 x (1-0,78)) = 0,44 m. 0 0 A resposta correta é: 0,44 m. Terminar revisão
Compartilhar