PROVA N2 FENÔMENOS DE TRANSPORTE

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Pergunta 1
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Leia o excerto a seguir.
 
“A perda de carga denominada h L representa a altura adicional a qual o fluido precisa ser elevado por
uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. A perda de carga é causada pela viscosidade e
está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc
Graw Hill Editora, 2007. p. 285.
 
A partir do exposto, sobre perda de carga, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre
elas. 
 
I. É possível afirmar que a potência da bomba será proporcional ao comprimento do tubo e à
viscosidade do fluido. 
Pois:
II. Quanto maior for o comprimento da tubulação, maior será a perda de carga e, quanto mais viscoso
for um fluido, maior também será a sua perda de carga.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as bombas são equipamentos
projetados para levar um fluido de um ponto A para um ponto B. A potência da bomba
depende da viscosidade do fluido. A asserção II também é uma proposição verdadeira,
mas não é uma justificativa da asserção I, pois a potência da bomba é influenciada pela
viscosidade do fluido e não pelo comprimento da tubulação, portanto, a perda de carga é
causada pela viscosidade do fluido. Ela é ocasionada pela tensão de cisalhamento da
parede. O tamanho da tubulação influenciará na tensão de cisalhamento que, por sua
vez, será causada pela viscosidade do fluido.
Pergunta 2
É preciso prever o arrasto aerodinâmico de um automóvel esportivo. Essa previsão deve ser feita a 50
km/h com temperatura de 25ºC. Assim, engenheiros automotivos desenvolveram um túnel de vento
para testar um protótipo modelado em uma escala 1 : 4, conforme a figura a seguir. Esse túnel de
vento está localizado em um prédio sem aquecimento. A temperatura do ar nesse túnel é de 5ºC. 
 
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Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 240). 
 
 
Sabe-se que o modelo é geometricamente similar ao protótipo. Além disso, é similar ao ar em relação
à pressão atmosférica e a temperatura é igual a 25 ºC. Com isso, temos = 1,1849 kg/m 3 e = 1,89
x 10-5 kg/m.s. Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC, = 1,269 kg/m 3 e = 1,754 x
10 -5kg/m.s. Nesse sentido, a velocidade do vento que os engenheiros devem colocar no túnel para
atingir a similaridade entre o modelo e o protótipo deverá ser um número entre:
101 e 200 km/h.
101 e 200 km/h.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois existe somente uma função 
 independente, ou seja, a equação da similaridade será válida se = , em que
devemos utilizar o número de Reynolds para obtermos a similaridade. Então, temos que 
= Re m 
= = = Re p 
= . Assim, podemos resolver essa equação isolando a velocidade desconhecida
no túnel de vento para os testes do modelo, V m. Desse modo, a equação será igual a
V m = V p = 50 x x x 4 = 177,02 km/h.
Pergunta 3
Leia o excerto a seguir.
 
“Um volume de controle pode ser selecionado como uma região arbitrária do espaço por meio do qual
o fluido escoa, e a superfície de controle que o delimita pode ser fixa, móvel ou, até mesmo,
deformável durante o escoamento. Além disso, a taxa de escoamento de qualquer quantidade que
entra ou sai de um volume de controle depende da velocidade do escoamento em relação à superfície
de controle”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc
Graw Hill Editora, 2007. p. 199.
 
Considerando o exposto, sobre volumes de controles fixos ou móveis, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Um avião é um volume de controle móvel. 
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II. Uma mangueira de jardim com um bocal presa a um tripé é um exemplo de controle fixo.
III. Os gases dentro de um motor à combustão são um exemplo de volume de controle deformável. 
IV. O ar dentro de uma seringa é um exemplo de controle móvel. 
 
Está correto o que se afirma em:
 
II, III e IV, apenas.
I, II e III, apenas.
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois um avião é, realmente, um
exemplo de volume de controle móvel, já que, quando se movimenta, de fato,
movimenta-se por inteiro, ou seja, todo o volume de controle se movimenta. Uma
mangueira de jardim presa a um tripé é um exemplo de volume de controle fixo, porque
ela pode se movimentar devido ao tripé. Os gases dentro de um motor à combustão são
um ótimo exemplo de volume de controle deformável, pois eles são comprimidos pelos
pistões do motor. Entretanto, pela mesma razão, o ar dentro de uma seringa é um
exemplo de volume de controle deformável e não móvel, pois somente uma parte do ar
dentro da seringa irá se movimentar ao comprimirmos o êmbolo. Os gases dentro de um
motor em expansão são exemplos de controle de volumes variados. Assim, situação
similar ocorre com o ar dentro de uma seringa, considerando que ambos se deformam. 
 
Pergunta 4
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Leia o excerto a seguir:
“Muitas vezes nós estamos interessados no que acontece numa região particular do escoamento. O
Teorema de Transporte de Reynolds fornece uma relação entre a taxa de variação temporal de uma
propriedade extensiva para um sistema e aquela para um volume de controle”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da mecânica dos fluidos . Tradução
da quarta edição americana de: Euryale de Jesus Zerbini. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 164.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. O teorema de Reynolds é utilizado para explicar o princípio de funcionamento do desodorante.
Pois:
II. Através desse princípio o gás dentro do aerosol é expelido com uma pressão suficiente para que a
massa também deixe a superfície de controle, no caso o recipiente do aerossol.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao fato do Teorema de Reynolds ser
utilizado quando o produto desodorante em aerosol foi desenvolvido. A asserção II
também é verdadeira e justifica a I, pois quando o gás é expelido do recipiente (volume
de controle) ele faz com que a massa do produto seja expelida também, mas somente
uma quantidade suficiente para que possamos nos higienizar.
Pergunta 5
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É preciso estudar o escoamento de água em uma válvula que alimenta uma tubulação. A válvula
possui diâmetro de 305 mm. A vazão na válvula é de 1,7 m 3 /s e o fluido utilizado no modelo também
é água na mesma temperatura da que escoa no protótipo. A semelhança entre o modelo e o protótipo
é completa e o diâmetro da seção de alimentação no modelo é igual a 38,10 mm. Nesse sentido, a
vazão de água no modelo é um número entre:
0,11 e 0,20 m 3/s.
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0,21 e 0,30 m3/s.
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, para garantir a semelhança
entre o modelo e o protótipo, o número de Reynolds deveobedecer à relação Re m = Re,
ou seja, = . Como os fluidos utilizados no protótipo e no modelo são os mesmos,
temos que = . A vazão na válvula é dada pela fórmula Q = V . A. Então, = =
= . Portanto: Q m 
= x 1,7 = 0,212 m 3/s.
Pergunta 6
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Um furacão é uma tempestade tropical que se forma acima do oceano pelas baixas pressões
atmosféricas. A velocidade média dos ventos em um furacão foi medida como sendo de 180 km/h.
Considere-se que a massa específica do ar é de 1,2 kg/m 3 e que um arranha-céu tem 120 janelas
medindo 1 m x 2 m cada. 
 
Nesse sentido, calcule a força do vento sobre cada janela, que será um número entre:
2.001 e 3.000 N.
2.001 e 3.000 N.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois primeiramente adequamos as unidades,
visto que a velocidade foi dada em km/h e a massa específica em kg/m 3. Então, vamos
passar a velocidade para m/s. Logo, = 50 m/s. A janela recebe uma
força equivalente a energia cinética, ou seja: E c = m x = 1,2 x = 1,2 x 
= 1500 . Como kg = . Teremos 1500 = 1500 N/m 2 
= 1.500 Pa. Agora temos que calcular a força. A pressão é definida como a força dividida
pela área, então F = P x A, ou p = F / A = x 2 m 2 
= 3.000 N.
Pergunta 7
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Leia o excerto a seguir. 
 
“A equação de Bernoulli é, provavelmente, a equação mais famosa e usada em toda a mecânica dos
fluidos. Ela é atraente, porque é uma equação algébrica que relaciona as variações de pressão com
aquelas de velocidade e de elevação em um fluido. Ela é usada, por exemplo, para explicar a
sustentação de uma asa de avião”. 
 
FOX, R. W. et al. Introdução à Mecânica dos Fluidos . 8. ed. LTC Editora, 2010. p. 214.
 
A respeito da equação de Bernoulli, analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) O termo z é a carga potencial e depende da velocidade do fluido. 
II. ( ) A carga de velocidade é dada pela fórmula 
III. ( ) A energia de pressão depende do peso do fluido e é dada pela expressão .
IV. ( ) Todas as subpartes da equação de Bernoulli são medidas em unidade de comprimento. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, V, V. 
 
F, F, V, V.
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Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois o termo z é, realmente, a
carga potencial, mas depende da altura de queda e não da velocidade, que é utilizada
para o cálculo da energia cinética. A expressão para o cálculo da energia cinética está
incorreta, visto que a expressão correta é dada por , ou seja, devemos considerar a
gravidade. A energia de pressão depende, de fato, do peso do fluido, assim como a
fórmula da afirmativa é verdadeira. A equação de Bernoulli é dada pela soma de
diferentes energias: a potencial, a cinética e a de pressão, todas dadas em unidades de
metros, centímetros ou milímetros, ou seja, unidades de comprimento.
Pergunta 8
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Leia o excerto a seguir:
“O princípio da conservação de massa para um volume de controle pode ser expresso como: a
transferência total de massa para dentro ou para fora de um volume de controle durante um intervalo
de tempo t que é igual à variação total (aumento ou diminuição) da massa total dentro do volume de
controle durante t”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. São Paulo: Mc Graw
Hill, 2007. p. 151.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. Esse princípio pode ser usado para explicar o funcionamento de um compressor de ar, devido ao
fato de que a quantidade de massa que entra no compressor é a mesma quantidade de ar que sai do
equipamento.
Pois:
II. As velocidades de entrada e saída de ar diferentes são compensadas pela área de entrada e saída
de ar.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao princípio da conservação de massa
pelo qual, se entrar 1 kg de ar no compressor de um lado, deverá sair 1 kg de ar do
outro. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois se a velocidade de entrada
for maior que a de saída, essa variação será compensada pela vazão que será menor na
entrada que na saída.
Pergunta 9
Leia o excerto a seguir.
 
“É preciso tomarmos cuidado ao utilizarmos a equação de Bernoulli, uma vez que ela é uma
aproximação que se aplica com algumas hipóteses restritivas. Essa equação é muito útil nas regiões
de escoamento fora das camadas-limites e esteiras, em que o movimento do fluido é governado pelos
efeitos combinados das forças de pressão e gravidade”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc
Graw Hill Editora, 2007. p. 161.
 
Referente a essa equação e às suas hipóteses de utilização, analise as afirmativas a seguir.
 
I. A equação de Bernoulli não pode ser usada para estudar escoamentos em que a viscosidade é
significativa. 
II. Se o regime não for permanente, não podemos utilizar a equação de Bernoulli.
III. Se as propriedades do fluido variarem ao longo da seção, não podemos utilizar a equação de
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Bernoulli. 
IV. O atrito não pode ser adicionado à equação de Bernoulli. 
 
Está correto o que se afirma em:
 
II e III, apenas.
I, II e III, apenas.
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, realmente, a equação de
Bernoulli somente pode ser usada para fluidos ideais, ou seja, escoamentos com
viscosidades iguais a zero, sendo esta uma das condições de uso da Equação de
Bernoulli. O regime tem de ser permanente para utilizarmos a equação de Bernoulli,
assim como as propriedades do fluido não podem variar ao longo das seções, conforme
as restrições apresentadas na demonstração da equação de Bernoulli. Podemos,
todavia, adicionar o atrito na forma de perda na equação de Bernoulli. Nesse sentido, o
atrito pode ser utilizado na forma de uma perda de carga ou de uma unidade de
comprimento negativa na equação de Bernoulli. 
 
Pergunta 10
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Uma das leis mais fundamentais da natureza é a 1 a Lei da Termodinâmica, também conhecida como
princípio da conservação da energia ou Lei de Lavoisier. Essa Lei afirma que a energia não pode ser
criada, tampouco destruída durante um processo. Ela, então, somente pode ser transformada, ou seja,
apenas pode mudar de forma. 
 
A partir do exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. O princípio da conservação da energia constitui a base de uma boa saúde e qualidade de vida.
Pois:
II. Uma pessoa com entrada de energia maior (alimento) do que a saída de energia (exercício)
ganhará peso (armazenará energia na forma de gordura).
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a asserção I é uma proposição
verdadeira. Os alimentos que consumimos se transformam em energia para realizarmos
nossas atividades físicas. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica
a I, pois, se a liberação da energia consumida por meio dos exercícios for maior que a
energia que consumimos, emagrecemos. Do contrário, ganhamos peso.
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