Prova fenômeno dos transportes - UVA EAD

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Código: 35582 - Enunciado: Em um elevador hidráulico utilizado como elevador de automóveis encontra-se em equilíbrio, com um automóvel de peso P, conforme apresentado figura a seguir. As áreas das seções transversais aos pistões são indicadas por S1 e S2, tendo-se S2 = 4S1. A força exercida sobre o fluido tem intensidade F1 e a força gerada pelo fluido tem intensidade F2. 
Alternativa correta:
·  a) Ao princípio de Pascal e, pelas leis de ação e reação e de conservação da energia mecânica, conclui-se que F2 = 4F1 = P.
Código: 35886 - Enunciado:A figura abaixo representa um escoamento de água em uma tubulação forçada. A água escoa com velocidade de 5 m/s no lado 1, indicado pela seta, que possui área da seção transversal igual a 2 m². No lado oposto existe uma bifurcação para os ramais 2 e 3. No ramal 2 a água sai com velocidade de 4 m/s.
Alternativa correta:
·  d) 2.
Q1 = A1 . v1 = 2 m² x 5 m/s = 10 m³/s.
Sendo dado v2 = 4 m/s e pela figura A1 = A2, temos que Q2 = A2 . v2 = 2 m² x 4 m/s = 8 m³/s;
logo, como o escoamento é permanente (vazão constante) Q3 = Q1 – Q2 = 10 m³/s – 8 m³/s = 2 m³/s.
Considerando o escoamento permanente, a opção que indica corretamente a vazão em m³/s no ramal 3 é:
Código: 35887 - Enunciado: Descoberto por Osborne Reynolds em 1883, o número de Reynolds (Re) é um número adimensional de função da agitação das partículas fluidas do escoamento. Sobre o número de Reynolds, podemos afirmar que:
Alternativa correta:
·  d) Define se o escoamento é laminar/tranquilo ou turbulento/nervoso.
Justificativa: Resposta correta: Define se o escoamento é laminar/tranquilo ou turbulento/nervoso.O número de Reynolds é uma relação adimensional entre inércia e viscosidade do escoamento fluido que define o quanto um escoamento é laminar ou turbulento.
Código: 35455 - Enunciado: A força empuxo é uma ação bastante usual e corriqueira. Vê-se isso na facilidade relativa com que você levanta um corpo dentro de uma piscina em comparação com a mesma ação realizada fora da água, ou seja, no ar. Diante do exposto e considerando o princípio de Arquimedes, que define o empuxo, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  e) Um corpo total ou parcial imerso em um fluido sofre uma força vertical para cima e igual em módulo ao peso do fluido deslocado.
Justificativa: Trata-se de definir o princípio de Arquimedes, pelo qual um corpo imerso em um fluido recebe por parte desse fluido uma força vertical de baixo para cima, com intensidade (módulo) igual ao peso do volume deslocado pelo corpo.
Código: 35554 - Enunciado: A temperatura de um corpo ou fluido é mensurável por meio de instrumentos conhecidos como termômetros. No sistema internacional de unidades, a escala adotada é a Kelvin – K. Essa escala é absoluta, isto é, não apresenta valores negativos. Em muitos países, como o Brasil, é comum usar-se a escala Celsius – °C. É comum também em vários países a escala Fahrenheit – °F.
Considerando a grandeza física temperatura, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  b) Trata-se de uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõem um corpo ou fluido.
Justificativa: Trata-se de uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõem um corpo ou fluido. Quanto maior a agitação das partículas de um corpo/fluido, maior será sua temperatura.
É a grandeza física macroscópica que expressa a energia interna de um corpo (sólido ou fluido). Em outras palavras, trata-se de uma medida estatística do grau de agitação (energia cinética) de partículas (átomos ou moléculas) no interior do corpo. Portanto, quanto maior a agitação das partículas de um corpo/fluido, maior será sua temperatura.
Código: 35605 - Enunciado: Denominam-se condutos forçados, ou condutos sob pressão, as tubulações em que o líquido escoa sob uma pressão diferente da atmosférica. As seções desses condutos são sempre fechadas e o líquido escoa por pressão, enchendo-as totalmente. São, em geral, de seção transversal circular. 
Na figura a seguir, temos uma adutora que escoa em regime permanente (estacionário). No trecho entre 1 e 2 a adutora é horizontal e apresenta diâmetro constante.
Com base nos dados apresentados, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  e) As velocidades de escoamento em A e B são iguais.
Código: 35549 - Enunciado: Os aquecedores de passagens são muito usados em instalações residênciais por serem de baixo custo de instalação e pelo gás ser, em geral, mais barato do que a eletricidade usada em boilers elétricos (aquecedores de acumulação). Nesses aquecedores a água percorre uma serpentina metálica aquecida por radiação devido à chama do gás, conforme ilustrado na figura a seguir.  A serpentina, por sua vez, aquece a água por condução durante sua passagem.
Considere os seguintes dados:
- A vazão de um chuveiro em uma casa (baixa pressão) com registro meio aberto é de 9,0 l/min.
- 1 m³ de gás pode produzir em média 4.000 kcal.
- A água é aquecida a uma temperatura ambiente de 20 °C para 60 °C.
- Calor específico da água: 1,0 kcal/kg oC.
- Rendimento de um aquecedor de passagem é em média de 70%.
- Considerar que o preço unitário do gás encanado na cidade do Rio de Janeiro é: 5,00 R$/m³ de gás.
Com base nos dados apresentados, calcule o custo de um banho de duração média de 10 minutos em R$.
Considerando a definição de vazão em volume:
Podemos calcular o volume de água consumido em um banho de 10 minutos com uma vazão (q) do chuveiro de 9,0 l/min como dado no enunciado por:
O cálculo da quantidade de calor (Q) necessária para o banho é feito por:
Na equação acima, temos que entrar com a massa de água que será aquecida. O que calculamos inicialmente foi o volume de água necessário para o banho. Portanto, é preciso converter o volume em massa de água por meio do conceito de massa específica (ρ):
Sabendo que a massa específica da água em condições ambientais de temperatura (20 °C) e pressão vale 1.000 kg/m³ (SI/mks) e que 1m³ é igual a 1.000 l, temos:
Assim:
Segundo o enunciado 1 m³ de gás pode produzir em média 4.000 kcal, assim o consumo de gás em volume (Vgás) pode ser calculado:
O enunciado diz ainda que o preço unitário do gás é: 5,00 R$/m³. Logo: 
Custo do banho = 0,9 m³ x R$5,00/m³ = R$ 4,50
Código: 35548 - Enunciado: Em uma tubulação forçada, utilizou-se um tubo de Pitot para medir a velocidade de escoamento no centro da tubulação, conforme mostra a figura a seguir:
As alturas h e H foram medidas, encontrando-se respectivamente 3,0 e 8,0 centímetros, e o diâmetro da tubulação é de 100 mm. E o coeficiente de correção é igual a 0,85.
Com base nos dados apresentados, faça o que se pede nos itens a seguir:
a) Calcule a velocidade no ponto 1.
b) Considerando a velocidade correta encontrada no item "a", como representativa da média na seção transversal, calcule a vazão do conduto.
Expectativa de resposta: 
a) Aplica-se a equação de Bernoulli com o objetivo de medir a velocidade no ponto 1 da corrente fluida por meio da leitura do tubo de Pitot.
Como os pontos 1 e 2 estão situados em uma mesma horizontal, temos que z1 = z2 independentemente da posição do referencial horizontal traçado.
No ponto 1, a altura piezométrica (de pressão) pode ser medida no piezômetro acoplado nesse ponto, conforme a figura, assim p1/ˠ = h. Já a velocidade no ponto 1 (v1) é o que queremos calcular.
O ponto 2 se encontra dentro do tubo de Pitot, logo na entrada. Sua altura piezométrica (de pressão), da mesma forma que no ponto 1, é expressa por p2/ˠ = H, medida no tubo de Pitot. A velocidade nesse ponto, chamado de ponto de estagnação, é nula, v2 = 0, pois dentro do tubo não há escoamento e, portanto, não há velocidade. Caso contrário, o tubo estaria jorrando fluido na extremidade vertical.
Por fim, podemos desprezar as perdas de carga entre os pontos 1 e 2, pois são pontos muito próximos, sem oportunidade de atrito relevante do fluido com o conduto entre eles.
Substituindo as condições acima na equação de Bernoulli, temos então:
E
Colocandoas alturas H e h dadas nos enunciado em metros:
De forma experimental, costuma-se aferir um coeficiente de correção C para aumentar a precisão da medição. O valor de C para tubos de Pitot estáticos é da ordem de 0,85. Assim:
b) Pela definição indireta de vazão, temos:
Código: 35475 - Enunciado: O fenômeno das brisas ocorre no litoral durante o intervalo de um dia. Pela manhã, temos as brisas marítimas, que são ventos que sopram com sentido do mar para o continente. No final da tarde e à noite, o sentido se inverte, indo do continente para o mar, sendo chamado então de brisa continental. Esse fenômeno ocorre pelo aquecimento diferenciado entre a terra e a água. Durante o dia, a terra se aquece mais rapidamente do que a água do mar. Quando o sol se põe, a terra esfria mais rapidamente que a água do mar, que ainda permanece morna.
 O fenômeno relatado se deve ao fato de que:
Alternativa correta:
·  c) O calor específico da terra (areia) é menor que o calor específico da água.
Código: 35781 - Enunciado: A equação fundamental da estática dos fluidos apresenta uma relação simples entre a pressão absoluta ou efetiva e a profundidade que pode ser expressa graficamente. Nesse contexto, considere um tanque aberto que contém um líquido de densidade d. A pressão absoluta P no fundo do tanque pode ser expressa graficamente em função da profundidade h. 
Diante disso, marque a alternativa que apresenta corretamente o gráfico que representa a pressão absoluta no fundo do tanque.
Alternativa correta:
·  d)
A pressão absoluta é dada por pabs=γ.h+patm. Trata-se de uma reta em que o coeficiente linear reta (interseção da reta com eixo vertical da ordenada), assume o valor da pressão atmosférica.
Código: 35473 - Enunciado: A Dinâmica dos Fluidos ou Fluidodinâmica preocupa-se com o escoamento fluido e grandezas físicas envolvidas como energia, pressão, velocidade, vazão etc. Neste contexto, considere  que a água em escoamento permanente (estacionário) em uma tubulação forçada, onde a seção 2 situa-se a uma altura h acima da seção 1, conforme mostra a figura a seguir.
Com base nos dados apresentados, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  d) A vazão é a mesma nas duas seções.
Justificativa: Pois tratando-se de escoamento permanente (estacionário) a vazão será considerada sempre constante.
Código: 35471 - Enunciado: Na natureza o transporte de energia é observado por meio da propagação de calor que, por definição, é a energia em trânsito. Observa-se que existem três formas de transferência de calor. Considerando-se os processos de propagação de calor, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  c) A convecção é o processo de propagação de calor que proporciona o efeito das brisas marítimas, nas trocas de ar quente e ar frio.
Justificativa: Correta, pois as brisas ocorrem por convecção devido às diferenças de aquecimento entre a terra (continente) e a água (mar), dado que elas apresentam diferentes valores de calor específico.
Código: 35481 - Enunciado: A pressão é uma grandeza escalar que independe, portanto, de direção e sentido. Esse fenômeno observado na natureza foi compreendido por Blaise Pascoal no século XVII e é conhecido como princípio de Pascal. Considerando o princípio referenciado, pode-se afirmar que:
Alternativa correta:
·  d) A pressão exercida sobre um líquido é transmitida de forma integral a todos os pontos do líquido.
Justificativa: Sabemos, pelo princípio de Pascal, que a pressão não precisa de direção e sentido para ser definida, pois ela ocorre de forma igual em todas as direções e sentidos em um ponto no interior do fluido.
Código: 35482 - Enunciado: A vazão dos aparelhos hidrossanitários domésticos é uma grandeza de grande importância para seu bom funcionamento. Nesse contexto, considere que uma torneira de um banheiro residencial escoa em regime estacionário (permanente). O diâmetro na saída da torneira é de 0,960 cm. Sabendo que a água que sai da torneira enche um copo de 125 cm³ em 16,3 s, faça o que se pede nos itens a seguir:
a) Determine a vazão da torneira em volume (l/s).
Por definição, a vazão em volume é o volume fluido (V) que atravessa a seção transversal ao escoamento na unidade de tempo (t):
Transformando o volume dado em cm³ para m³, temos:
b) Determine a velocidade (m/s) em que a água sai pela torneira.
Pela definição indireta de vazão em volume:
Em que:
Q – vazão (m³/s).
A – área molhada da seção transversal (m²).
v – velocidade média de escoamento na seção transversal (m/s).
Logo podemos calcular a velocidade média por: