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1 ª Lista de exercícios Mecânica dos Fluidos Prof. Polyana Barbosa de Paula 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) Qual a diferença entre volume de controle e sistema? 4) Um tanque esférico de diâmetro 500 cm contém oxigênio comprimido a 7MPa e 25ºC. Qual a massa de oxigênio que ocupa esse tanque? 5) 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. d) Converta viscosidade de 1m²/s para ft²/s e) Converta potência de 100W para horse power (HP) f) Converta energia específica de 1kJ/kg para Btu/lbm 6) 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 vazão em m³/s 7) Para escoamento permanente a baixa velocidade (laminar) através de um tubo circular, a velocidade u varia com o raio e assume a seguinte forma: Em que µ é a viscosidade do fluido e ΔP é a queda de pressão da entrada e da saída. Qual a dimensão da constante B? 8) Um corpo que pesa 250N na Terra, teria qual peso na Lua onde a gravidade é g=1,6m/s²? 9) Se força, comprimento e tempo são selecionados como dimensões fundamentais, as unidades de massa no sistema SI seriam escritas de qual forma? 10) 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. 11) 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. 12) Qual a diferença entre tensões normais e tangenciais? 13) O que são fluidos Newtonianos e fluidos não Newtonianos? 14) Pesquise a diferença entre viscosidade cinemática e dinâmica. Há alguma relação entre elas? 15) A água de um lago localizada numa região montanhosa apresenta temperatura média igual a 100 ºC e profundidade máxima do lago de 40 m. Se a pressão baromêtrica local é igual a 598 mmHg, determine a pressão absoluta na região de mais profundidade do lago. Considere a densidade do mercúrio igual a 13,54. R: 472kPa 16) Considerando um perfil parabólico de velocidade V(y)= a + by² determinar: (a) O gradiente de velocidade (b) A tensão de cisalhamento em y=0 e em y= -100 mm. Considere um fluido com viscosidade dinâmica igual a 8.0x10-3 kg/ms. R: -500y; -0,4 N/m². 17) 18) O pistão tem uma massa de 0,5kg. O cilindro de comprimento ilimitado é puxado para cima com velocidade constante. O diâmetro do cilindro é 10 cm e do pistão 9 cm e entre os dois existe um óleo de ν = 10-4 m2/s e γ = 8000N/m3. Com que velocidade deve subir o cilindro para que o pistão permaneça em repouso? (supor diagrama linear e g = 10m/s2). (resposta v = 22,1 m/s). 19) O manômetro mostrado contém dois líquidos. O líquido A tem densidade relativa 0,88 e o líquido B 2,95. Calcule a deflexão, h, quando a diferença de pressão aplicada é p1 – p2 = 860 Pa. 20) Determine a pressão manométrica em kPa no ponto a, se o líquido A tiver densidade relativa 1,20 e o líquido B tiver 0,75. O líquido em torno do ponto a é água e o tanque da esquerda está aberto para a atmosfera. 21) Água flui para baixo ao longo de um tubo inclinado de 30º em relação à horizontal conforme mostrado. A diferença de pressão pA – pB é causada parcialmente pela gravidade e parcialmente pelo atrito. Deduza uma expressão algébrica para a diferença de pressão. Calcule a diferença de pressão, em kPa, se L = 1,5 m e h = 150 mm. 22) 23) 24) 25) 26)