Dp online Np1 e Np2 Mecanica dos Fluidos Aplicada

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1)O barco da Figura tem um sistema de propulsão que consiste de uma bomba que succiona água na proa e a recalca na popa. Todos os tubos têm 5 cm de diâmetro e a vazão de saída é 50 L/s. Calcular a força de propulsão no instante da partida, isto é, com o barco em repouso. Admite-se que a pressão nas entradas e saída seja praticamente atmosférica (densidade da água = 1000 Kg/m3)
*A)Fsx=-954,7 N
2)O tubo (2)-(3) da Figura está ligado ao tanque por meio de uma junta elástica de borracha que impede a transferência de esforços entre o tanque e o tubo. Calcular a altura h do nível de água do tanque para que a força horizontal sobre o suporte S seja nula. Dados: g= 10 m/s2; massa específica=1000 Kg/m3; perda de carga entre (1) e (3) = 0; A3=20 cm2; ângulo=60°, P2= 50 kPa; A2=80 cm2
*C)7,5m
3)A água que sai de um reservatório de grandes dimensões penetra num conduto de 15 cm de diâmetro e incide sobre uma pá deflectora fixa que desvia o jato de 90°, conforme figura. Sabendo-se que o empuxo horizontal desenvolvido sobre a pá é de 1000N, determinar a potência da turbina. Dados: massa específica=1000 Kg/m3; perda de carga desprezível; rendimento da turbina=70%
*E)24,9m
4)No esquema que segue o registro (B) está fechado e registro (A) aberto e dessa forma a água é despejada por (1). A pressão indicada na Figura é a mesma, bem como tem-se a mesma força F=1090N, necessária para o equilíbrio segundo a direção “x”. Determinar qual deve ser a força de equilíbrio, segundo a direção y para essa situação.
*B)180N
5)Calcular o esforço horizontal sobre a estrutura do ventilador da Figura. Desprezar a perda de carga entre as seções (1) e (2). Dados: D2=0,38 m; v2= 30 m/s; v1= 0 m/s; peso específico=12,7 N/m3
*A)Fsx=-133 N
6)Sabendo-se que a perda de carga no trecho (1)-(2)_ é de 3m, determinar a componente vertical da força aplicada pelo fluido nesse trecho de tubulação. Dados: Q= 6 L/s; peso específico=10000 N/m3
*D)Fsy=126 N
7)Jet-ski ou moto aquática é um meio de transporte em água utilizado tanto em competições desportivas quanto em atividades de lazer. O termo jet-ski advém da marca registrada de equipamentos aquáticos pessoais jet-ski, desenvolvidos e fabricados pela Kawasaki Heavy Industries. No jet-ski um impulsor rotacionado por um motor a combustão interna capta uma grande quantidade de água (massa especifica de 1g/cm³) a baixa velocidade e a faz sair por um bocal localizado na parte traseira em velocidade bem maior. O jet-ski então se move baseado no princípio descrito pela terceira lei do movimento de Isaac Newton. De acordo com essa lei, toda ação provoca uma reação de mesma força, na direção e no sentido oposto. Nesse caso, a ação é a expulsão da água pelo bocal. A reação é o movimento do barco na direção oposta. Ao mudar a direção do jet-ski, cabos conectados ao guidão giram o bocal na parte traseira. Caso o bocal direcione a água para o lado direito, a traseira é empurrada para o esquerdo. Isso faz com que a frente do jet-ski gire para a direita. Suponha que o jet-ski esteja à velocidade constante de 36 Km/h e navegue em água à temperatura (t) de 20ºC com massa especifica de 1000 kg/m³. Considerando a entrada de água no jet-ski como sendo horizontal, a força de resistência em N ao movimento do jet-ski na unidade do Sistema Internacional de Unidades é de
*C)10600
8)No trecho (1)-(2) da tubulação. Que está num plano horizontal escoa água em regime permanente. A perda de carga de (1) a (2) é de 20m e a vazão, 10 L/s. Qual é a força resultante aplicada pelo fluido na tubulação?
Dado: g=10000N/m3
*A)340N
9)Um bocal é instalado em um tanque como mostra a Figura. Determinar a força Fsx que deve ser aplicada para que ele permaneça parado. Esse novo bocal será instalado a 1 m de profundidade e admite-se que a sua perda de carga seja igual à do bocal da Figura. Desprezar o atrito das rodas. Dados: Po=150kPa; D2=10cm; r=1000Kg/m3; Hp(0,2)=6,5 m.
*B)1649N
10)O sistema da Figura encontra-se em equilíbrio. Para resolver esse problema, despreze as perdas e determinar a altura ho.
Dados: gH2O=104 N/m3; g=2x104 N/m3; Ap=8x10-3m2; h1=78,5cm; g=10m/s2
*B)3,2m
11)O jato de água (r=1000Kg/m3) de área Aj=10-4m2 incide com velocidade vj na pá solidária do carro, que se move sem atrito num plano horizontal. O carro, ao se mover, por ação do jato, reboca um peso G=20N sobre um plano inclinado. Se entre a base do bloco e a área 10-2m2 e o plano inclinado existe uma camada de lubrificante de óleo (m=0,1N.s/m2) de espessura 10-4m, pergunta-se qual deve ser a velocidade do jato (vj) em m/s para que o bloco se movimente no plano inclinado com velocidade constante v=1m/s?
*C)21 m/s
12)Segundo norma NBR 6445, a turbina Pelton (Figura 1) é uma turbina de ação na qual o fluxo de água incide sob a forma de jato sobre o rotor que possui pás em forma de duas conchas. A direção dos jatos é paralela em relação ao plano do rotor e seu projeto construtivo possui um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação de adução que alimenta um ou mais injetores A posição do eixo pode ser vertical ou horizontal. Este tipo de turbina é projetado para operar em altas quedas e baixas vazões, entre 200m até 1.100m
Considere o problema proposto no qual você como estudante de Engenharia precisa determinar a potência transmitida (N) por um jato de água a uma turbina de ação do tipo Pelton bem como determinar também o rendimento da transmissão de potência.
Considere: N=Fsxvs
*A
13)No painel de um carro, está indicado no velocímetro que ele já "rodou" 120000 km. A alternativa que melhor indica a ordem de grandeza do número de voltas efetuadas pela roda desse carro, sabendo que o diâmetro da mesma vale 50 cm, é:
Adote ™ = 3. Despreze possíveis derrapagens e frenagens
*A)10^8
14-A*)a=1 b=1 y=1 t=-1
15-C*) B=U0*ni/V(1+D^2/L^2)
16)Segundo a lei da gravitação de Newton, o módulo F da força gravitacional exercida por uma partícula de massa m2 sobre outra de massa m‚, 
à distância d da primeira, é dada por F = G(m1m2‚)/d2, onde G é a constante da gravitação universal. 
Em termos exclusivos das unidades de base do Sistema Internacional de Unidades (SI), G é expressa em
*A)kg-1m3s-2
17)Medições da altura de líquido a montante de uma obstrução colocada em um escoamento de canal aberto podem ser usadas para determinar a vazão em volume. Tais obstruções, projetadas e calibradas para medir a vazão em um canal aberto são chamadas de vertedores. Admita que a vazão em volume Q, sobre um vertedor é uma função da altura a montante, h, da gravidade, g, e da largura do canal, b. Use a Análise Dimensional para determinar a dependência funcional de Q em relação às outras variáveis.
*D) Q/h^2(gh)^1/2=f(b/h)
18)Uma correia contínua, movendo-se verticalmente através de um banho de líquido viscoso, arrasta uma camada de líquido, de espessura h, ao longo dela. Admite-se que a vazão em volume do líquido, Q, depende de µ, ?, g, h e v, onde v é a velocidade da correia. Aplique a análise dimensional para prever a forma de dependência de Q em relação às outras variáveis.
*A) Q/vh^2=f(pvh/u;v^2/gh)
19)ma placa fina e retangular está imersa num escoamento uniforme com velocidade ao longe igual a v. 
A placa apresenta largura e altura respectivamente iguais a w e h e está montada perpendicularmente ao escoamento principal. 
Admita que o arrasto na placa (Fa) é função de w, h, r, m e v. 
Determine o conjunto de termos pi adequado para cada estudo experimental deste problema. 
*E)
20)Água escoa a 32º F através de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 pés/s. A queda de pressão em 30 pés deste tubo é 2,0 lbf/po­2. Determine a velocidade deve escoar Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinâmicamente similar.
Dados: mH20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/pé2; rH20 a 32 º F = 1,939 slug / pé3; 
 mBenzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/pé2; rBenzina a 68 º F = 0,88
*A)2,5 ft/s
21)Água escoa a 32º F através
de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 pés/s. A queda de pressão em 30 pés deste tubo é 2,0 lbf/po­2. Determine qual será a queda de pressão em 10 pés deste tubo de 1 pol. de diâmetro no qual escoa Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinâmicamente similar.
Dados: mH20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/pé2; rH20 a 32 º F = 1,939 slug / pé3; 
mBenzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/pé2; rBenzina a 68 º F = 0,88
Vbenzina=12,5 ft
*A)2,75lbf/in2
22)Água escoa a 32º F através de um tubo liso horizontal de 3 polegadas de diâmetro com uma velocidade média de 10 ft/s. A queda de pressão em 30 ft deste tubo é 2,0 lbf/ft­2. Determine qual será a queda de pressão em 10 pés deste tubo de 1 pol. de diâmetro no qual escoa Benzina (68 º F) em um tubo (geometricamente similar) de 1 pol. de diâmetro para que o escoamento seja dinamicamente similar.
Dados: mH20 a 32 º F = 3,746×10-5 lgf.s/ft2; rH20 a 32 º F = 1,939 slug / ft3; 
mBenzina a 68 º F = 1,37×10-5 lbf.s/ft2; rBenzina a 68 º F = 0,88
Vbenzina=12,5 ft
*E)0,042
23)Um navio cujo comprimento de casco é de 138 m deve navegar a 7,5 m/s. 
Para que haja semelhança dinâmica qual será a velocidade de um modelo 1:30, arrastado através d’água ?
Dado: g = 9,81 m/S
*A)1,32m/s
24)Ar a 20 º C (68 º F) escoa através de um tubo de 610 mm (24in) a uma velocidade média de 1,8 m/s (6 ft/s). Para que haja semelhança dinâmica, qual é o diâmetro de tubo que carrega água a 16º C (60 º F) e 1,1 m/s (3,65 ft/s) poderia ser usado?
Dados: uAR(20ºC) = 16×10-5 ft2/s , uAR(16ºC) = 1,217×10-5 ft2/s
*C)0,076 m 
25*)Água a 16 º C escoa a 3,6 m/s (12 ft/s) em um tubo de 152 mm (6in). A que velocidade deverá escoar um óleo médio a 32 º C em um tubo de 76 mm (3in) 
para que os escoamentos sejam dinamicamente semelhantes?
Dados: uAR(16ºC) = 1,217×10-5 ft2/s, uóleo(32ºC) = 3,9×10-5 ft2/s
*C)19,0 m/s
26)Um modelo 1:80 de um avião é testado a 20 º C no ar, o qual tem a velocidade de 45 m/s. (a) A que velocidade seria o modelo impelido quando completamente submerso em água a 27 º C? (b) Qual seria a força resistente de um protótipo no ar, cujo modelo na água representa uma resistência de 0,57 Kgf?
Dados: uAR(20ºC) = 16×10-5 ft2/s, uH2O(27ºC) = 0,93×10-5 ft2/s
*D)2,62 m/s e 200 gf
27)Um modelo de um torpedo é testado em um tanque de provas a uma velocidade de 24 m/s. Espera-se que o protótipo atinja a velocidade de 6m/s em água a 16 º C.
Qual a escala a ser utilizada para o modelo?
*D)1:14
28)Está para ser realizado um teste de um projeto proposto para um bomba grande que deve fornecer 1,5m3/s de água através de um rotor de 40cm de diâmetro com uma elevação de pressão de 400kPa. 
Um modelo com um rotor de 8cm de diâmetro será usado. Que vazão deve ser usada e que elevação de pressão é esperada? 
O fluido a ser usado no modelo é a água, na mesma temperatura a ser bombeada pelo protótipo.
*A)Qm=0,3m3/s e DPm=10.000kPa
29)Um modelo em escala 1:20 da superfície de um barco é usado para testar a influência de um perfil proposto do barco sobre o arrasto das ondas.
Um arrasto de onda de 6,2lb é medido no modelo a uma velocidade de 8,0ft/s. A que velocidade isso corresponde no protótipo e que arrasto de onda é esperado para o protótipo? 
Despreze os efeitos viscosos e suponha o uso do mesmo fluido no modelo e no protótipo. 
*D)vp=35,8ft/s e (Fa)p=49700lb
30)Um modelo escala 1:10 de um avião deve ser ensaiado num túnel de vento pressurizado para determinar o arrasto no protótipo que deve voar a 107m/s 
na atmosfera padrão. Para minimizar os efeitos de compressibilidade, a velocidade do ar na seção de teste do túnel de vento é igual a 107m/s. 
Determine a pressão do ar na seção de teste do túnel. Qual é o arrasto no protótipo que corresponde a uma força de 4,45N medida no modelo? 
Admita que a temperatura do ar na seção de teste é a padrão.
*B)1010kPa (abs)
31)Um modelo é utilizado para estudar o escoamento de água numa válvula que apresenta seção de alimentação com diâmetro igual a 610mm. 
A vazão na válvula é 0,85m3/s e o fluido no modelo também é água na mesma temperatura daquela que escoa no protótipo. 
A semelhança entre o modelo e o protótipo é completa e o diâmetro da seção de alimentação do modelo é igual a 76,2mm. 
Determine a vazão de água no modelo. 
*E)0,11m3/s
32)Uma placa plana retangular de 1m de largura e 2m de comprimento, imersa em água é arrastada horizontalmente com velocidade constante de 1,5 m/s. Calcular a força necessária supondo o número de Reynolds crítico é 5x105
*E)14,5N
33)Ar escoa sobre uma placa plana de 40 cm de comprimento. Sabendo-se que a velocidade ao longe (vo) é igual a 0,6 m/s, pede-se a força de arrasto sabendo que a placa é retangular e que tem uma largura de 1m.
Dado: uar = 2x10-5 m²/s, Recritico=5x105
*A)0,38N
34)Quer-se impulsionar uma embarcação de 105 N de peso à velocidade de 72 km/h.A embarcação é sustentada por uma asa submarina cujos coeficientes de sustentação e arrasto são, respectivamente, 0,7 e 0,06. Determinar a área da asa.
*E)0,71
35)Uma barcaça de casco chato de 20 m de comprimento e 7 m de largura está imersa em profundidade de 1,5 m e deve ser empurrada com uma velocidade de 3.6 km/h. Estimar a potência necessária para efetuar o serviço se ? = l0-6 m2/s e ? = 1 000 kg/m3.
*B)6,5kW
36)A asa de um avião tem 7,5 m de envergadura e 2,1 m de corda. Estimar a força de arrasto na asa utilizando os resultados para o escoamento sobre uma placa plana e admitindo a camada limite turbulenta desde o bordo de ataque, quando o avião voa a 360 km/h. (?ar = 10-5 m2/s; ? = 1,0 kg/m3)
*D)420N
37)Um anemômetro, utilizado para medir a velocidade do vento, consiste de duas semi-esferas ocas montadas em sentidos opostos sobre dois braços iguais, que podem girar livremente quando montados sobre um eixo vertical. Qual é o momento necessário para manter o dispositivo estacionário, quando o vento tem uma velocidade de 36 m/h? (?ar = 1,0 kg/m3).
*A)0,97 N.m
38)Um painel retangular de 6 m de comprimento por 0.7 m de largura faz parte da caixa de um camião que se desloca a 90 km/h, como mostra a figura.
Qual é o valor da tensão de corte na parede.
Re=vL/u Tw=Cf(1/2)rv2A
*A)0,975 Pa
39)Um avião Piper tem uma massa de 700 kg e voa em cruzeiro à velocidade de 190 km/h. Sabendo que a área da superfície alar é de 16.5 m2, determine o valor do coeficiente de sustentação nestas condições
FL=mg FL= CL (1/2)rv2A
*B)0,249
40)Um Boeing 747, que pesa 290 t quando carregado com fuel, leva 100 passageiros e descola a uma velocidade de 225 km/h. O peso médio de cada passageiro e a respectiva
bagagem é igual a 100 kg. Calcule a velocidade que o Boeing terá de ter para descolar quando carregado com 372 passageiros, 
assumindo que o faria na mesma configuração geométrica (ângulo de ataque, posição de flaps, etc).
*A)233,3 Km/h
41)Ar (massa molecular seja 29) a 20°C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamente de forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial. Sabe-se que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K. e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a pressão final
*C)371 kPa
42)Ar (massa molecular seja 29) a 20°C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamente de forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial. Sabe-se que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a temperatura final.
T1/T2=(0,4)k-1
*E)150 C
43)Ar (massa molecular seja 29) a 20°C e 103 kPa(abs) é comprimido isoentropicamente de forma que seu volume se reduza a 40% do volume inicial. Sabe-se que a constante universal dos gases é R=8315 J/kmol.K. e que a constante adiabática do ar é k=1,4, determinar a variação de energia interna específica considerando a temperatura final de 150C
*B)93,3 kJ/kg
44)No Venturi da Figura, escoa ar (k=1,4; R=287m2/s2K). Na seção (1) tem-se P1=105Pa (abs), T1=20°C
e A1=50cm2. A seção (2) tem área A2=25cm2. O coeficiente de descarga do Venturi é 0,95. Dado: gHg=136000N/m3, determinar o coeficiente de compressibilidade.
*B)0,47
45)Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine a vazão em volume neste canal sabendo que o canal é revestido com concreto acabado. Considere So=0,0014 e n = 0,012 quando o revestimento do canal é de concreto (com acabamento)
*D)25,8 m3/s
45)Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine a vazão em volume neste canal sabendo que o canal está coberto com vegetação rasteira. Considere So=0,0014 e n = 0,030 quando a superfície do canal está coberta com vegetação rasteira
*A)10,3 m3/s
46)Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine o número de Froude neste canal sabendo que o canal é revestido com concreto acabado.
Fr= v/(gL)0,5
*C)0,803
47)Água escoa no canal com seção transversal trapezoidal mostra a Figura. A inclinação do fundo do canal é 1,4 m a cada 1000 m de canal. Determine o número de Froude neste canal sabendo que o canal está coberto com vegetação rasteira. 
Fr= v/(gL)0,5
*E)0,31
48)Uma grande variedade de métodos tem sido utilizada para determinar o valor efetivo de n válidos para canais que apresentam subseções com valores distintos de n. É difícil estabelecer qual o melhor método para determinar o valor do coeficiente de Manning efetivo porque os resultados dos métodos são mais ou menos próximos. Uma aproximação razoável consiste em dividir a seção transversal do canal em N subseções e considerar que cada uma delas apresenta um perímetro molhado, Pi , área Ai e coeficiente de Manning, ni . Os valores de Pi não incluem as fronteiras imaginárias entre as diferentes subseções e a vazão total é admitida como igual a soma das vazões em cada uma das subseções. Água escoa num canal de drenagem que apresenta seção transversal indicada na Figura. Se a inclinação do fundo do canal é S0 = 2m/1000m = 0,002. Estime a vazão de água no canal.
*E)0,46 m3/s
49)