U1S2+-+Estática+dos+Fluidos+(2ª+Lista+de+Exercícios)

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FACULDADE PITÁGORAS – IPATINGA
DISCIPLINA: Fenômenos de Transporte
PROFESSORES: Arlindo Lopes Faria/José Pedro Rodrigues
NATUREZA DO TRABALHO: 2ª Lista de Exercícios
	Alunos:____________________________________________________________________
	Curso/Período/Turma:
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	Valor:
	
	Nota:
	
1.Denomina-se barômetro de Torricelli o aparelho constituído por um tubo comprido vidro e uma cuba, também de vidro, que tenha contida nela mercúrio. O tubo de vidro é totalmente cheio de mercúrio, sendo que a superfície aberta do tubo de vidro é bloqueada pelo dedo polegar. A seguir o tubo é invertido na cuba e o dedo é retirado. O nível do mercúrio desce até se estabilizar em uma altura h, acima da superfície do mercúrio na cuba. Na região do tubo, acima da coluna de mercúrio, tem-se a câmara barométrica, região de pressão muito baixa.
Figura 1: Barômetro de Torricelli
Fonte: Çengel, Y. A.. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações
Verifica-se que a coluna de água em equilíbrio com a pressão atmosférica, no caso da experiência feita tradicionalmente por Torricelli com mercúrio, possui altura de 760 mm. Caso esta experiência fosse alterada e o mercúrio fosse trocado por água, a altura da coluna de água em equilíbrio com a pressão atmosférica seria de:
2. A produção de papel e celulose demanda quantidades substanciais de água. Trata-se a água com processos que incluem sedimentação e filtragem, entre outros, antes de utilizá-la no processo industrial. Buscamos reutilizar a maior quantidade possível de água de forma a reduzir o consumo total. A água que resulta do processo como efluente é novamente tratada antes de ser devolvida aos locais de captação.
Suponha que determinado tanque de armazenamento de água para a indústria de celulose e papel esteja aberto para o ar conforme figura abaixo:
A
B
10 m
Figura 2: Tanque de armazenamento de água
Considerando que a massa específica da água seja igual a 1000 m3, a pressão atmosférica local igual a 100000 N/m2 e a aceleração local da gravidade igual a 10 m/s2. Sabendo que a pressão no ponto B, situado 10 m abaixo do ponto A é 2,2x105 N/m2.
a.Determine a pressão no ponto A
b.Determine a profundidade do ponto A
3. A água de um tanque é pressurizada a ar, e a pressão é medida por um manômetro de vários fluidos, como mostra a figura abaixo. Determine a pressão manométrica do ar no tanque se h1 =0,4m, h2 = 0,6m e h3 = 0,8m. Considere as densidades da água, do óleo e do mercúrio como 1.000 kg/m3, 850 kg/m3 e 13.600 kg/m3, respectivamente.
4.Determine a pressão atmosférica em um local onde a leitura barométrica é de 735 mmHg. Considere a densidade do mercúrio como 13.600 kg/m3.
5.A leitura da pressão manométrica de um líquido a uma profundidade de 3 m é 28 kPa. Determine a pressão manométrica do mesmo líquido a uma profundidade de 12 m.
6. A leitura da pressão absoluta da água a uma profundidade de 8 m é 175 kPa. Determine (a) a pressão atmosférica local e (b) a pressão absoluta a uma profundidade de 8 m um líquido cuja gravidade específica é de 0,78 no mesmo local.
7.Considere uma mulher de 70 kg e com uma área total de pegada de 400 cm2. Ela deseja caminhar sobre a neve, mas a neve não suporta pressões acima de 0,5 kPa. Determine o tamanho mínimo dos sapatos para neve necessários (área da pegada por sapato) para que ela possa caminhar sobre a neve sem afundar.
8.A leitura de um medidor a vácuo conectado a um tanque é de 45 kPa em um local onde a leitura barométrica é de 755 mmHg. Determine a pressão absoluta no tanque. Tome ρHg = 13.590 kg/m3.
9.A leitura de um medidor de pressão conectado a um tanque é de 500 kPa em um local onde a pressão atmosférica é de 94 kPa. Determine a pressão absoluta no tanque.
10. A leitura do barômetro de um montanhista indica 980 mbars no início de uma expedição e 790 mbars ao final. Desprezando o efeito da altitude sobre a aceleração da gravidade local, determine a distância vertical percorrida. Considere a densidade média do ar como 1,20 kg/m3.
11. O barômetro básico pode ser usado para medir a altura de um prédio. Se as leituras barométricas nas partes superior e inferior de um prédio são de 730 e 755 mmHg, respectivamente, determine a altura do prédio. Considere a densidade média do ar de 1,18 kg/m3.
12.Determine a pressão exercida sobre um mergulhador a 20 m abaixo da superfície livre do mar. Considere uma pressão barométrica de 101 kPa e uma gravidade específica de 1,03 para a água do mar.
13.Um gás está contido em um dispositivo de cilindro e pistão vertical sem atrito. O pistão tem massa de 4 kg e uma área de 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 95 kPa, determine a pressão dentro do cilindro.
14. Um medidor e um manômetro são conectados a um tanque de gás para medir sua pressão. Se a leitura do medidor de pressão for 65 kPa, determine a distância entre os dois níveis de fluido do manômetro se o fluido for (a) mercúrio (ρ = 13.600 kg/m3) ou (b) água (ρ = 1.000 ρ = 13.600 kg/m3)
15.A variação da pressão P em um gás com densidade ρ é dada por , onde C e n são constantes, com P = P0 e na elevação z = 0. Obtenha uma relação para a variação de P com a elevação em termos de z, g, n, P0 e ρ0.
16.Um manômetro a mercúrio (ρ = 13.600 kg/m3) está conectado a um duto de ar para medir a pressão interna. A diferença nos níveis do manômetro é de 10 mm e a pressão atmosférica é de 100 kPa. (a) Julgando pela Figura Abaixo, determine se a pressão no duto está acima ou abaixo da pressão atmosférica. (b) Determine a pressão absoluta no duto.
17.Água doce e água do mar escoam em tubulações horizontais paralelas conectadas entre si por um manômetro de tubo duplo em U, como mostra a Figura Abaixo. Determine a diferença de pressão entre as duas tubulações. Considere a densidade da água do mar no local como ρ = 1.035 kg/m3. A coluna de ar pode ser ignorada na análise?
18.A pressão de uma tubulação de gás natural é medida pelo manômetro mostrado na Figura Abaixo com um dos braços aberto para a atmosfera, onde a pressão atmosférica local é 14,2 psi. Determine a pressão absoluta na tubulação.
19.A pressão manométrica do ar no tanque da Figura Abaixo é medida como 65 kPa. Determine a diferença de altura h da coluna de mercúrio.
20.A carga de 500 kg do macaco hidráulico mostrado na Figura Abaixo deve ser elevada despejando óleo (ρ = 780 kg/m3) em um tubo fino. Determine quão alto h deve ser para começar a levantar o peso
21.Considere um macaco hidráulico usado em uma oficina de carros, como o da Figura Abaixo. Os pistões têm uma área de A1 = 0,8 cm2 e A2 = 0,04 m2. Óleo hidráulico com uma gravidade específica de 0,870 é bombeado a medida em que o pequeno pistão no lado esquerdo é empurrado para cima e para baixo, elevando lentamente o pistão maior no lado direito. Um carro que pesa 13.000 N deve ser levantado. (a) No início, quando ambos os pistões estão na mesma elevação (h = 0), calcule a força F1 em newtons necessária para manter o peso do carro. (b) Repita o cálculo depois de o carro ser levantado a dois metros (h = 2 m). Compare e discuta.