Prova 3 MecFlu UFRGS

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IPH01107 - Prova 3 – Turma C Data: 12/07/2011 
Equações Diferenciais de Conservação, Turbulência, Camada Limite. 
Prof. Edith Beatriz Camaño Schettini 
 
Nome: Cartão: 
 
 
1- Um excelente atleta pode pedalar uma bicicleta a 37 km/h em dia calmo, 
despendendo seu esforço máximo. A massa total do ciclista e da bicicleta é m = 80 kg. A 
resistência ao rolamento dos pneus é de FR = 4 N. O coeficiente de arrastro e a área frontal 
do conjunto, bicicleta e ciclista, são, respectivamente, cD = 1,2 e A = 0,25 m
2. O atleta 
apostou que pode pedalar a 30 km/h contra um vento frontal de 10 km/h. 
1.a) Determine a potência máxima desenvolvida pelo atleta e suas possibilidades de 
ganhar a aposta. 
1.b) A bicicleta foi equipada com um dispositivo para reduzir o arraste aerodinâmico. O 
dispositivo reduz cD a 0,90 mas aumenta a área frontal em 0,30 m
2. Calcular a velocidade 
máxima alcançada pelo ciclista tendo o dispositivo instalado. 
 
 
 
2- Óleo (massa específica ρ, viscosidade µ) drena para 
baixo, de forma permanente, pelo lado de uma placa plana 
vertical, como na figura. Depois da região de 
desenvolvimento próxima ao topo da placa, o filme de óleo 
se torna independente de z e tem espessura δ constante. 
Assuma que w = w(x) e que a atmosfera não oferece 
resistência na superfície do filme de óleo. Determine: 
 2.a) o campo de velocidades, V
r
; 
 2.b) a tensão de cisalhamento na parede da placa, τo; 
 2.c) grafique o perfil de velocidades. 
 
 
 
 
3- Trata-se de vento soprando desde alto-mar em direção à praia. O ar se deslocando 
a 60 km/h é considerado como tendo espessura zero da camada limite a uma distância de 
100 km do litoral. Estime a espessura da camada limite e a tensão de cisalhamento na 
superfície da praia. 
Qual é o comprimento de camada limite laminar ? Que hipótese pode ser feita a partir 
deste valor ? 
 
 
 
4- Um painel de sinalização, medindo 5 m x 3 m, 
é fixado no topo de um mastro de 18 m de altura e 
30 cm de diâmetro. Calcule o peso da base para que 
o painel resista a ventos de 200 km/h. 
Considere que a base é de concreto (dc = 2,5), de 
seção quadrada (lado “a”). Por questões práticas, o 
projetista deve escolher uma espessura “e” de 0,5 m. 
Como o projetista não sabe como deve calcular a 
 
D = 30cm 
18m 
5m 
3m 
 Prova 3 – 06/07/2010 
base para que atenda o esforço produzido pelo 
vento, pede sua ajuda, para que calcule a dimensão 
“a” tecnicamente mais adequadas. Justifique sua 
resposta. 
 
Altura/Largura 1 5 20 inf 
cD 1,1 1,2 1,5 2,0