A6 - Fenômenos de Transporte

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Pergunta 1 
1 em 1 pontos 
 
 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: 
 
Resposta Selecionada: 
 0,21 e 0,30 m ​3​/s. 
Resposta Correta: 
 ​0,21 e 0,30 m​3​/s. 
 
 
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da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para garantir a 
semelhança entre o modelo e o protótipo, o número de Reynolds deve 
obedecer 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 2 
1 em 1 pontos 
 
 A pressão arterial média de um adulto de referência, medida à altura do 
coração, é de 100 mmHg (média da máxima = 120 mmHg e mínima = 80 
mmHg). A cabeça de um homem mediano fica a aproximadamente 50 cm 
acima do coração. A pressão arterial na cabeça desse homem estará situada 
no intervalo entre: 
 
Dado: ​ = densidade do sangue é igual a 1.050 kg/m​ ​3​ ​. 
 
Resposta Selecionada: 
 Entre 61 e 80 mmHg. 
Resposta Correta: 
 ​Entre 61 e 80 mmHg. 
 
 
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da 
resposta: 
Resposta correta. Primeiro, o cálculo da pressão na cabeça de um homem 
mediano deve ser inferior ao do coração. Pelos dados do exercício, 
calculamos a pressão na cabeça do indivíduo em kg/m ​3​. Passamos essa 
pressão para mmHg. Agora, a diferença entre a pressão média e a pressão 
na cabeça do homem mediano: a pressão é calculada por ∆P = ρ g h. Assim, 
a diferença de pressão entre a cabeça apresenta uma altura de 50 cm = 0,5 
m. Substituindo os valores dados na questão, temos que ∆P = ρ g h = 1.050 
x 9,81 x 0,5 = 5.150,25 kg/m ​2​. Agora temos que converter a pressão 
encontrada em mmHg. Temos que: 5.150,25 x 0,760/101,23 = 38,66 mmHg. 
Como h é negativo, a pressão na cabeça é inferior à pressão do coração, 
sendo igual a P ​cabeça​ = 100 – 38,66 = 61,34 mmHg. 
 
Pergunta 3 
0 em 1 pontos 
 
 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. 
Resposta Selecionada: 
 V, V, V, V. 
 
Resposta Correta: 
 ​F, F, V, V. 
 
 
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da 
resposta: 
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 4 
0 em 1 pontos 
 
 Na figura a seguir, tem-se uma representação gráfica da equação de 
Bernoulli para um escoamento permanente, incompressível, com 
propriedades uniformes nas seções transversais, com atrito viscoso e sem 
realização de trabalho de um eixo em um duto horizontal de diâmetro 
pequeno constante. 
 
Fonte: Livi (2017, p. 110). 
 
 
Com base no exposto, sobre a equação de Bernoulli, analise as afirmativas a 
seguir. 
 
I. A perda de carga é mostrada por meio da linha de energia que diminui com 
o tempo. 
II. A linha piezométrica diminui com o tempo, por isso, ela é variável. 
III. A carga, devido à energia cinética, é constante. 
IV. A carga denominada h​ ​p​ ​representa as perdas ao longo do escoamento. 
 
Está correto o que se afirma em: 
Resposta Selecionada: 
 I, II e III, apenas. 
Resposta Correta: 
 ​I, III e IV, apenas. 
 
 
 
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da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a linha de 
energia é realmente mostrada na figura por meio da primeira reta que possui 
uma inclinação negativa, sendo que a responsável por essa inclinação é a 
perda de carga, denominada h ​p 
na figura. A linha piezométrica, apesar de diminuir com o tempo, não é 
variável, devido ao fato de que, ao longo das retas, é mantido um 
paralelismo, sendo a perda de carga h ​p​ a responsável pela diminuição da 
energia, portanto, a energia piezométrica é constante. Pelo mesmo motivo, a 
energia cinética também é constante ao longo do escoamento, considerando 
o paralelismo que existe entre as linhas de energia e da velocidade. A perda 
de carga h ​p​ representa as perdas por atrito e mecânica ao longo da 
tubulação. Nesse sentido, ela é a responsável pela inclinação da reta que 
representa a energia, de modo que aumenta o seu valor conforme o 
comprimento da tubulação. 
 
Pergunta 5 
1 em 1 pontos 
 
 Em uma teoria, compreende-se a radiação como a propagação de ondas 
eletromagnéticas com as propriedades de uma onda, por exemplo, 
frequência e comprimento. Os raios gama, os raios X e a radiação 
ultravioleta (UV) que possuem pequeno comprimento de onda são de 
interesse dos físicos de alta energia e dos engenheiros nucleares, enquanto 
as micro-ondas e as ondas de rádio que possuem grandes comprimentos de 
onda são de interesse dos engenheiros da área elétrica. 
 
MORAN, M. J. et al.​ ​Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos​ ​: 
Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de calor. Rio de 
Janeiro: LTC, 2005. 
 
A respeito do exposto, especificamente sobre o espectro eletromagnético das 
ondas, verifica-se que ele está delineado na seguinte figura: 
 
 
 
Fonte: Moran et al. (2005, p. 514). 
Quanto ao espectro de radiação, analise as afirmativas a seguir e assinale ​V 
para a(s) Verdadeira(s) e​ ​F ​para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) Os raios gama possuem o menor espectro de radiação. 
II. ( ) A radiação infravermelha possui um espectro de radiação maior do que 
a radiação ultravioleta. 
III. ( ) O raio-X possui o maior espectro de radiação. 
IV. ( ) A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é: violeta, azul, 
verde, amarelo e vermelho. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
 
Resposta Selecionada: ​V, V, F, 
F. 
Resposta Correta: ​V, V, F, F. 
 
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resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o índice de radiação dos 
raios gama varia entre 10 ​-5 
e 10 ​-4​ m, ou seja, é o menor espectro de radiação. O índice de radiação 
infravermelha é da ordem de 1 a 10 ​2 
m, enquanto o da radiação ultravioleta é de 10 ​-2​ a 10 ​-1 
m, ou seja, o espectro de radiação infravermelha é maior do que o da 
radiação ultravioleta. Quem possui o maior espectro de radiação é o 
micro-ondas. A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é: 
vermelho, amarelo, verde, azul e violeta. 
 
Pergunta 6 
0 em 1 pontos 
 
 Para escoamentoslaminares (velocidades baixas), a vazão volumétrica Q, 
por meio de um tubo de pequeno diâmetro, é uma função apenas do raio R 
do tubo, da viscosidade ​ do fluido e da queda de pressão por unidade de 
comprimento de tubo ​. Para esse caso, pode-se utilizar o teorema de ​, 
porque a quantidade de número adimensional é dada por m = n - r, em que n 
é igual ao número de grandezas envolvidas no fenômeno e r é igual ao 
número de grandezas fundamentais. Assim, a quantidade de grandezas 
fundamentais será igual a: 
 
Resposta Selecionada: 
 4. 
Resposta Correta: 
 ​3. 
 
 
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da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a vazão pode 
ser escrita em função de Q = f . Logo, temos 4 variáveis, então n = 
4. Como existem três dimensões primárias r = 3 (M, L, T), teremos m = n - r = 
4 - 3 = 1. O teorema de pode ser usado, porque há apenas uma 
combinação dos números que representará a vazão. Dessa forma, 
temos 3 grandezas fundamentais nesse exemplo. 
 
 
Pergunta 7 
1 em 1 pontos 
 
 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: 
 
 
Resposta 
Selecionada: 
 ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
Resposta Correta: ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
 
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resposta: 
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 8 
1 em 1 pontos 
 
 Analise o fragmento a seguir. 
 
“Os fluidos para os quais a taxa de deformação é proporcional à tensão de 
cisalhamento são chamados de fluidos newtonianos em homenagem a Sir. 
Isaac Newton, que os definiu primeiro em 1687”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. ​Mecânica dos Fluidos​ ​: fundamentos e 
aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2011. p. 9. 
 
Considerando o excerto sobre os fluidos newtonianos, analise as afirmativas 
a seguir. 
 
I. São exemplos de fluidos newtonianos a água, o sangue e o óleo 
lubrificante. 
II. As pastas de dente e as tintas não podem ser classificadas como fluidos 
newtonianos. 
III. Para fluidos não newtoniano, a relação entre a tensão de cisalhamento e 
a taxa de deformação é não linear. 
IV. Os fluidos viscoelásticos são fluidos não newtonianos, que retornam 
parcialmente à sua forma original quando livres da tensão aplicada. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
 
Resposta Selecionada: ​II, III e IV, 
apenas. 
Resposta Correta: ​II, III e IV, apenas. 
 
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da 
resposta: 
Resposta correta. O sangue, assim como as pastas de dente e as tintas, não 
é um fluido newtoniano; somente a água e o óleo lubrificante o são. Os 
fluidos newtonianos apresentam uma relação não linear, muitas vezes 
exponencial, entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação. Os 
fluidos viscoelásticos são fluidos não newtonianos que voltam parcialmente à 
sua forma original quando não estão mais submetidos à força de 
cisalhamento. 
 
 
Pergunta 9 
0 em 1 pontos 
 
 A figura a seguir mostra uma representação gráfica da equação de Bernoulli 
para escoamento permanente, incompressível, sem efeitos viscosos, com 
propriedades constantes nas seções transversais, sem trocas de calor e sem 
realização de trabalho de eixo em um duto inclinado de diâmetro pequeno 
constante. A representação piezométrica é a representação gráfica da soma 
das cargas de elevação e de pressão ​ao longo do escoamento. A 
linha de energia é a representação gráfica da soma das cargas de elevação, 
de velocidade e de pressão ​ao longo do escoamento. 
 
 
Fonte: Livi (2017, p. 103-104). 
 
 
A partir do exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre 
elas. 
 
I. A linha de energia é paralela ao plano de referência horizontal. 
Pois: 
II. A carga total H corresponde à conservação da energia mecânica do 
escoamento ao longo do duto devido ao fato de não haver perdas nesse 
escoamento. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
Resposta 
Selecionada: 
 ​A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição 
verdadeira. 
Resposta Correta: ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
 
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Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a asserção I é 
uma proposição verdadeira, já que, pelo gráfico evidenciado na figura, a linha 
de energia é paralela ao plano de referência horizontal, indicando que ela 
não varia com o tempo, ou seja, não sofre perda de energia ao longo do 
escoamento. A asserção II também é uma proposição verdadeira, pois as 
hipóteses dadas no enunciado nos garantem que o escoamento não tem 
perdas, nem ganho de energia (sem trocas de calor e sem realização de 
trabalho de eixo). Dessa maneira, a asserção II é uma justificativa da 
asserção I, ou seja, quando a linha de energia estiver paralela ao plano de 
referência, podemos desprezar as perdas por atrito do escoamento sem 
nenhum problema. 
Pergunta 10 
1 em 1 pontos 
 
 Na figura a seguir, temos duas placas paralelas a uma distância de 4 mm. A 
placa superior move-se com velocidade de 8 m/s, enquanto a placa inferior 
é fixa (v = 0 m/s). Se o espaço entre as duas placas for preenchido com óleo 
(​ ​ = 0,1 cm​ ​2​ ​/s e ​ = 830 kg/m​ ​3​ ​), a tensão de cisalhamento que agirá 
no óleo será um número compreendido entre: 
 
 
Figura 1.1 - Perfil do gradiente de tensão 
 
[1] 
 
 
Resposta Selecionada: ​Entre 0 e 20 
N/m ​2 
Resposta Correta: ​Entre 0 e 20 
N/m​2 
 
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Resposta correta. Resolução: Primeiro, vamos transformar a viscosidade 
cinemática ( de cm ​2​/s para m ​2​/s. Logo, = 0,1 cm ​2​/s = 0,1 x 10 ​-4 
m ​2​/s = 10 ​-5​ m ​2​/s. Depois, transformamos a densidade ( de kg/m ​3 
para N. s/m ​2​, sendo ( = 10 ​-5​ x 830 = 8,3 x 10 ​-3 
N. s/m ​2​. Agora basta calcularmos a tensão de cisalhamento, que é dada 
por 𝜏 = = 8,3 x 10 ​-3​ x = 16,6 N/m ​2​.