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1 Avaliação Final - Modelo B ( ) 1ª parcial ( ) 2ª parcial ( x ) Final ( ) Múltipla ( ) Exame Especial Disciplina: Mecânica dos fluidos Período/turma: 4A Turno: Noite Professor: Lino Rodrigues de Freitas Aluno: Valor da avaliação: 30 pontos Pontos obtidos: Data: 10/12/2020 LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES Na correção será adotado o devido rigor para os trabalhos científicos; O aluno deve conferir se a prova foi devidamente postada e se o arquivo enviado corresponde à prova desta disciplina. O prazo de resposta e entrega da avaliação é de 24 horas, a contar horário de início. Não serão aceitas cópias integrais de resoluções de questões. A entrega poderá ser feita pela plataforma EAD, e-mail, ou na portaria da Escola em envelope lacrado, com identificação do estudante, curso, turma, disciplina e professor. Coloque o seu nome, número de matrícula e modelo de prova no início de sua folha de soluções da prova. NÃO SERÃO ACEITAS SOLUÇÕES NAS QUAIS NÃO CONSTA O NOME DO ALUNO. Boa avaliação a todos. FORMULÁRIO Variação de pressão com a profundidade: Força hidrostática que atua sobre uma placa retangular submersa: Unidades de pressão: 1,0 atm = 101325 Pa = 760 mm Hg = 1,01325 bar 1,0 Pa = 1,0 N/m2 = 105 bar Variação de pressão com a profundidade: Equação da continuidade (escoamento permanente): Tipos de es- Re < 2300: escoamento laminar coamento: 2300 < Re < 4000: escoamento de transicão ou Re > 4000: escoamento turbulento (DH: diâmetro hidráulico) Equação da energia (Bernoulli): H1 + HM = H2 + HP1,2 Perda de carga: HP1,2 = hf1,2 + hL1,2 (Bomba HM = HB > 0; Turbina: HM = HT < 0) 2 Potência de uma máquina: N = .Q,HM Eficiência da máquina: Perda de carga distribuída Perda de carga (fórmula de Darcy-Weisbach): localizada: Fator de fricção (fórmula de Haaland): -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- QUESTÃO 1 (múltipla escolha) - valor: 3,0 pontos Considere um trecho entre os pontos (1) e (2) de um escoamento em regime permanente de um líquido incompressível em um tubo de corrente, sem troca de calor com o ambiente. Analise as seguintes afirmativas: I. A instalação de uma máquina - bomba ou turbina - entre os pontos (1) e (2), tem sempre como efeito uma perda de energia por unidade de peso do líquido neste trecho de escoamento. II. A perda de carga entre os pontos (1) e (2) representa a quantidade de energia por unidade de peso perdida pelo líquido entre esses pontos. III. A presença de uma máquina entre 2 pontos de escoamento pode acarretar variações de carga potencial, carga cinética ou carga de pressão do líquido que escoa entre tais pontos. IV. A carga manométrica de uma máquina representa a quantidade de energia por unidade de peso fornecida ou retirada do líquido que passa através de tal máquina. V. A quantidade de energia de um ponto fixo no interior deste líquido em escoamento corrente diminui ao longo do tempo. Pode-se afirmar que: A) ( ) Somente a afirmativa I é incorreta. B) ( ) São corretas as afirmativas II, III e IV. C) ( ) Somente a afirmativa IV é correta. D) ( ) Somente são corretas as afirmativas II e IV. E) ( ) Somente a afirmativa V é incorreta. Escreva a seguir a justificativa da sua resposta. 3 QUESTÃO 2 (múltipla escolha) - valor: 3,0 pontos A figura abaixo ilustra o escoamento de água através de uma tubulação horizontal a uma vazão de 0,47 m3/s. Os diâmetros na entrada e na saída da tubulação valem D1 = 45 cm e D2 = 30 cm. Considerando que não há perda de carga nesse escoamento e que: água = 1000 kg/m3, g = 9,81 m/s2, Avalie as seguintes afirmativas: I. A velocidade de escoamento no ponto (2) vale cerca de 6,65 m/s. II. As pressões nos pontos (1) e (2) são idênticas, ou seja, P1 = P2. III. Entre os pontos (1) e (2) ocorre uma perda de pressão (P) igual a 17,74 kPa, aproximadamente. IV. A velocidade de escoamento no ponto (1) é igual a 2,96 m/s, aproximadamente. V. No trecho de escoamento 1-2 observa-se um aumento de pressão que vale cerca de 17,74 kPa. Pode-se afirmar que: A) ( ) São corretas as afirmativas I, II e IV. B) ( ) São corretas as afirmativas I, IV e V. C) ( ) Somente as afirmativas I e IV são corretas. D) ( ) Somente a afirmativa V é incorreta. E) ( ) São corretas as afirmativas I, III e IV. Escreva a seguir a justificativa da sua resposta. 4 QUESTÃO 3 (questão aberta) - valor: 6,0 pontos Água escoa em uma tubulação constituída por 2 trechos, com diâmetros de 25 cm e 20 cm, como mostra a figura abaixo. Considerando as dimensões indicadas na figura e sabendo que: pressão no ponto A = 1,5 kgf/cm2; velocidade de escoamento no trecho de maior diâmetro = 6,0 m/s; não há perda de carga entre os pontos A e B; Pede-se calcular: a) a vazão de escoamento; b) a pressão no ponto B. Dados: água = 1000 kg/m3; g = 9,81 m/s2; 1,0 kgf = 9,81 N. Observação: a figura é ilustrativa e não está em escala. 5 SOLUÇÃO 6 QUESTÃO 4 (questão aberta) - valor: 6,0 pontos Um orifício lateral de um grande tanque descarrega água, tal como indicado na figura abaixo. A seção de descarga é circular, de 50 mm de diâmetro, sendo o jato d’água de igual dimensão. Mantendo-se constante o nível d'água no reservatório a uma altura h = 3,80 m acima do centro do jato, pede-se calcular: a) a vazão de descarga d’água; b) o Número de Reynolds na descarga. Nesse ponto, que tipo de escoamento prevalece, laminar ou turbulento? Dados: água = 1000 kg/m3; água = 1,0 x 10-6 m2/s; g = 9,81 m/s2. SOLUÇÃO 7 QUESTÃO 5 (questão aberta) - valor: 6,0 pontos A figura a seguir ilustra uma tubulação na qual há escoamento de água. Sabendo que: v1 = 0,5 m/s, v2 = 0,8 m/s, D1 = 7,5 cm; D2 = 5 cm; D3 = 12 cm e D4 = 10 cm, pede-se calcular: a) vazão e velocidade de escoamento na seção (3); b) velocidade de escoamento na seção (4); c) o Número de Reynolds na seção (4). Nesse ponto, o escoamento é laminar ou turbulento? Dados: água = 1,0 x 10-6 m2/s; g = 9,81 m/s2. SOLUÇÃO 8 Par D = 50 mm 1 2 QUESTÃO 6 (questão aberta) - valor: 6,0 pontos A figura abaixo ilustra um tanque fechado com uma camada de ar pressurizado. Do tanque, água é descarregada e lançada à atmosfera por uma tubulação de 50 mm de diâmetro. Sabendo que não há perdas de carga localizadas no equipamento, calcular a pressão de ar (Par) necessária para promover uma vazão de escoamento de 0,47 m3/s para a descarga d’água. Considerar o fator de fricção de Darcy, f = 0,014. Dados: água = 9810 N/m3; g = 9,81 m/s2. Observação; usar a fórmula de Darcy-Weisbach para o cálculo da perda de carga distribuída. SOLUÇÃO
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