N2 - Fenômenos de Transporte

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Pergunta 1 
0 em 1 pontos 
Resposta Selecionada: 
 
Resposta Correta: 
 
 
 
   
  Analise a seguinte figura: 
 
 
Fonte: Livi (2017, p. 107). 
 
Um dispositivo simples para espargir água é mostrado nessa figura. O ar é 
soprado por meio do tubo (1), formando um jato com velocidade V sobre a 
extremidade do tubo (2). Esse jato se expande no meio da atmosfera 
estagnada, de modo que a velocidade tende a ser zero, estando longe da 
saída do tubo. A água é aspirada pelo tubo (2). Considerando que o regime 
possa ser adotado como permanente, sem atrito viscoso, e ​água 
= 815 ​ar​ ​, o valor mínimo da velocidade V do jato de ar para que a água 
apareça na extremidade do tubo (2) será igual a: 
     
 
 
Pergunta 2 
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da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a equação de 
Bernoulli aplicada entre os pontos (2) e (1) é dada por: y ​2​ + + = y ​1​ + 
+ . A velocidade de escoamento de ar tende a ser zero longe da saída 
do tubo (1), logo, v ​1​ = 0 e p ​1 
= p ​atm​. Como o escoamento é sem perdas, temos que y ​1 
= y ​2​, de forma que a equação de Bernoulli pode ser simplificada para + 
= , resultando em p ​atm​ - p ​2 
= ​ar . Para a água surgir na extremidade do tubo (2), é necessário que 
p ​atm​ - p ​2 
= 815 ​ar ​g h. Assim, teremos ​ar = 815 ​ar ​g h. Então, V ​2​ = 
. 
   
  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. 
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. 
     
 
 
Pergunta 3 
0 em 1 pontos 
 
 
 
Está correto o que se afirma em: 
Resposta Selecionada:  ​II e III, 
apenas. 
Resposta Correta:  ​I, II e III, 
apenas. 
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resposta: 
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. 
   
  Para escoamentos laminares (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:  ​2. 
Resposta Correta:  ​3. 
 
 
Pergunta 4 
0 em 1 pontos 
 
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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. 
   
  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: 
     
 
 
 
Pergunta 5 
1 em 1 pontos 
Resposta Selecionada:  ​II, III e IV, 
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. 
   
 
 
  Leia o excerto a seguir: 
“Depois do comprimento de entrada, ou seja, no escoamento estabelecido, o 
perfil de velocidade fica invariante ao longo de um duto de seção constante, e 
a forma da distribuição real de velocidade depende de o regime ser laminar ou 
turbulento. Para um escoamento laminar num duto de seção transversal 
circular, a distribuição (perfil) de velocidade numa seção é parabólica”. 
 
LIVI, C. P. ​Fundamentos de fenômenos de transporte​ ​: um texto para 
cursos básicos. 2. ed. [S.l.]: LTC, 2017. p. 71-72. 
 
Assuma-se o diagrama de velocidades indicado na figura a seguir, em que a 
parábola tem seu vértice a 20 cm do fundo. 
 
Fonte: Adaptada de Brunetti (2008, p. 15). 
 
BRUNETTI, F. ​Mecânica dos fluidos​ ​. 2. ed. revisada. São Paulo: Pearson 
Prentice Hall, 2008. 
 
A respeito do perfil de velocidade abordado na figura apresentada, analise as 
afirmativas a seguir e assinale ​V​ ​para a(s) Verdadeira(s) e​ ​F ​para a(s) 
Falsa(s). 
 
I. ( ) O escoamento é turbulento. 
II. ( ) Na superfície a velocidade é máxima e vale 2,5 m/s. 
III. ( ) A uma profundidade de 20 cm a velocidade é igual a zero. 
IV. ( ) O perfil de velocidade parabólico é dado por uma equação onde v = a.y 
2​ ​+ b.y + c. Sendo que c = 0. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
     
Resposta Selecionada:  ​F, V, V, 
V. 
Resposta Correta:  ​F, V, V, V. 
 
 
Pergunta 6 
1 em 1 pontos 
 
 
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da 
resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta. O perfil parabólico é válido para 
escoamentos laminares e não turbulentos. Nasuperfície o fluido apresenta 
velocidade máxima igual a 2,5 m/s e no fundo, a 20 cm de profundidade, sua 
velocidade é igual a zero. Nesta altura y = 0, como v = a.y ​2​ + b.y + c, para y 
= 0 temos v = 0 = c, o que resulta em c = 0 m/s. 
   
  Leia o excerto a seguir. 
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala de 
comprimento não for pequena, ou seja, se o modelo for relativamente grande. 
A seção de teste para grandes modelos também é grande e isso provoca o 
aumento dos custos do túnel de vento”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. ​Fundamentos da Mecânica 
dos Fluidos​ ​. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 377. 
 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para 
estudos de escoamentos, analise as afirmativas a seguir. 
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de escoamentos 
de corpos totalmente imersos em fluidos. 
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o 
protótipo e o modelo. 
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igual 
no modelo e no protótipo. 
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos 
imersos. 
 
Está correto o que se afirma em: 
     
Resposta Selecionada:  ​I, II e III, 
apenas. 
Resposta Correta:  ​I, II e III, apenas. 
Pergunta 7 
1 em 1 pontos 
 
 
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resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o estudo adimensional e a 
teoria da semelhança podem fornecer dados para estudarmos as 
características de escoamentos em torno de corpos totalmente imersos em 
um fluido. Nesse tipo de estudo, é necessário mantermos a semelhança 
geométrica e a do número de Reynolds. O número de Weber pode ser 
desprezado, porque, nesse tipo de escoamento, os efeitos da tensão 
superficial, os quais fazem parte do cálculo do número de Weber, não são 
importantes. 
   
  Leia o excerto a seguir. 
 
“A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com a 
natureza do escoamento do fluido em convecção forçada: quando o 
escoamento é causado por meios externos e convecção natural e quando o 
escoamento é originado a partir de diferenças de massas específicas 
causadas por variações de temperatura no fluido”. 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. ​Fundamentos de Transferência de Calor e 
de Massa​ ​. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 5. 
 
Considerando o exposto, sobre transferência de calor por convecção, analise 
as afirmativas a seguir. 
 
I. O escoamento de ar feito por um ventilador é um exemplo de convecção 
forçada. 
II. A água aquecendo no fogo é um exemplo de convecção natural. 
III. Os ventos que fazem um gerador eólico produzir energia são exemplos de 
convecção natural. 
IV. A neve caindo em um dia de muito frio é um exemplo de convecção 
natural. 
 
Está correto o que se afirma em: 
     
Resposta Selecionada:  ​I, III e IV, 
apenas. 
Resposta Correta:  ​I, III e IV, 
apenas. 
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resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois processos envolvendo 
convecção forçada têm equipamentos envolvidos, como ventiladores e 
bombas. O fogo faz com que a convecção seja forçada. Assim, se a água se 
aquecesse, devido a uma temperatura ambiente, o processo seria natural. Os 
Pergunta 8 
0 em 1 pontos 
ventos são exemplos de convecção natural, assim como a formação da neve 
em função de baixas temperaturas. 
   
  Leia o excerto e analise a figura a seguir. 
 
“O trabalho de escoamento é o trabalho para empurrar um fluido de ou para 
um volume de controle por unidade de massa. Assim, o trabalho de pressão 
para volumes de controle fixos pode existir apenas ao longo da parte 
imaginária da superfície de controle, em que o fluido entra e sai do volume de 
controle, ou seja, nas entradas e saídas”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. ​Mecânica dos Fluidos​ ​: Fundamentos e 
Aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 179. 
 
 
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 179). 
 
Essa figura é um exemplo típico de problema de engenharia. A respeito do 
volume de controle apresentado, analise as afirmativas a seguir e assinale ​V 
para a(s) Verdadeira(s) e ​F 
para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) Os volumes de controle podem ser calculados por meio das derivadas 
das integrais do volume de controle no tempo, de acordo com o Teorema de 
Transporte de Reynolds. 
II. ( ) O sistema e o volume de controle contidos dentro dessa figura são os 
mesmos para um instante t . 
III. ( ) O sistema e o volume de controle contidos dentro dessa figura variam do 
instante t para o instante t + ​t. 
     
 
 
 
 
Pergunta 9 
0 em 1 pontos 
IV. ( ) Somente é possível aplicar o Teorema de Transporte de Reynolds para 
volumes de controles fixos e não deformáveis. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
Resposta Selecionada:  ​V, V, F, 
V. 
Resposta Correta:  ​V, V, V, V. 
 
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da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, porque os volumes 
de controle são resolvidos em Fenômenos de Transportes por meio do 
Teorema de Transporte de Reynolds, em que as integrais calculam o volume 
de controle, e as derivadas, em função do tempo, vão calcular a variação ou o 
fluxo. Para um instante t qualquer, o volume de controle e o sistema de 
controle dessa figura serão iguais. Para um intervalo de tempo t, o volume 
de controle e o sistema serão diferentes, porque eles irão variar por meio do 
tempo de escoamento. O Teorema de Transporte de Reynolds somente pode 
ser aplicado em escoamentos fixos (para termos um volume de controle) e 
não deformáveis (tubulações que se deformam não podem ser calculadas por 
meio desse teorema).  
   
 
 
  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: 
 ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não 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. 
 
 
Pergunta 10 
1 em 1 pontos 
 
 
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resposta: 
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. 
   
  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 primeiroem 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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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.