MECÂNICA DOS FLUÍDOS 11-06-2016

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GRADUAÇÃO EAD 
AV2 
GABARITO 
 2016.1B – 11/06/2016 
 
CURSO 
DISCIPLINA MECÂNICA DOS FLUIDOS 
PROFESSOR(A) WALDOMIRO BEZERRA 
TURMA DATA DA PROVA 
ALUNO(A) 
 
 
MATRÍCULA POLO 
 
 
 
GABARITO OBRIGATÓRIO 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
 C B A D E D C C D B 
ATENÇÃO – LEIA ANTES DE COMEÇAR 
 
1. Preencha, obrigatoriamente, todos os itens do cabeçalho. 
2. Esta avaliação possui 10 questões. 
3. Todas as questões de múltipla escolha, apresentando uma só alternativa correta. 
4. Qualquer tipo de rasura no gabarito anula a resposta. 
5. Só valerão as questões que estiverem marcadas no gabarito presente na primeira 
página. 
6. O aluno cujo nome não estiver na ata de prova deve dirigir-se à secretaria para 
solicitar autorização, que deve ser entregue ao docente. 
7. Não é permitido o empréstimo de material de nenhuma espécie. 
8. Anote o gabarito também na folha de “gabaritos do aluno” e leve-a para 
conferência posterior à realização da avaliação. 
9. O aluno só poderá devolver a prova 1 hora após o início da avaliação. 
10. A avaliação deve ser respondida com caneta com tinta nas cores azul ou preta. 
 
 
 
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DISCIPLINA: MECÂNICA DOS FLUIDOS PROFESSOR (A): WALDOMIRO BEZERRA 
 
 
1. Um tubo horizontal está ligado à parede de um reservatório (como mostra a Figura). O duto tem perfis 
diferentes. O nível de água no reservatório superior (que você pode considerar de grande dimensões) é na 
altura acima do eixo do duto. A extremidade inferior da tubagem de água flui para fora, para o 
espaço aberto. Determine a velocidade de descarga no fim da tubulação 3, desprezando as perdas (isto é, 
considerando o líquido ideal). 
 
 
 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Resposta certa: LETRA “C” 
Solução: Aplicando a equação de Torricelli, teremos: 
 
 
 
A resposta está no seu BUP página 48: Teorema de Torricelli, equação (2.12). 
 
2. A Figura 1 ilustra um recipiente fechado e completamente preenchido com um líquido. Sejam P1 e F1, 
respectivamente, a pressão e a força exercidas pelo líquido no fundo do recipiente. A Figura 2 ilustra o mesmo 
recipiente virado de cabeça para baixo. Sejam P2 e F2, respectivamente, a pressão e a força exercidas pelo 
líquido no novo fundo do recipiente. Com base nessas informações, tem-se que: 
 
a) P1 = P2 e F1 > F2 
b) P1 = P2 e F1 < F2 
c) P1 = P2 e F1 = F2 
d) P1 > P2 e F1 > F2 
e) P1 > P2 e F1 < F2 
Resposta certa: LETRA “B” 
O teorema de Stevin (equação 1.21 de seu BUP) mostra que a pressão é diretamente proporcional à coluna vertical de 
fluido sobre o ponto, a figura é um vaso fechado de dimensões fixas e, portanto, a coluna de fluido será constante 
então, a pressão no fundo do tanque será igual a ambas as figuras. No tocante à força, temos que a força é o produto 
da área pela pressão , já que a pressão no fundo do tanque é a mesma podemos dizer que a força será 
proporcional à área, na figura 2 a área é maior, quando comparada com a figura 1. Concluímos que as pressões são as 
mesmas, porém a força no fundo do tanque 2 é maior que a força no tanque 1. 
A resposta está no seu BUP página 19: Lei de Pascal equações (1.18, 1.19 e 1.21). 
 
3. O coeficiente, número ou módulo de Reynolds (abreviado como Re) é usado em mecânica dos fluidos para o 
cálculo do regime de escoamento dos fluidos sobre uma superfície como, por exemplo, em projetos de 
tubulações industriais ou em asas de aviões. Seu conceito foi introduzido por George Gabriel Stokes em 1851, 
mas o físico e engenheiro hidráulico irlandês Osborne Reynolds (1842–1912) foi o primeiro que popularizou seu 
uso em 1883. Sobre o número de Reynolds usado na determinação do regime de escoamento de um fluido, 
analise as afirmativas abaixo: 
 
 
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I. É um número adimensional. 
II. É diretamente proporcional à velocidade do fluido. 
III. É diretamente proporcional à viscosidade cinemática do fluido. 
 
Após a analise das assertivas, assinale a opção correta. 
 
a) Somente as afirmativas I e II estão corretas. 
b) Somente as afirmativas I e III estão corretas. 
c) Somente as afirmativas II e III estão corretas. 
d) Apenas a afirmativa I está correta 
e) As afirmativas I, II e III estão corretas. 
Resposta certa: LETRA “A” 
I. Assertiva correta 
II. Assertiva correta 
III. O número de Reynolds pode ser escrito como onde representa a viscosidade cinemática do fluido e, 
portanto, inversamente proporcional. 
A resposta está no seu BUP página 28: Escoamento laminar e turbulento, equação (1.29). 
 
4. A figura abaixo mostra uma tubulação (1) em que escoa um fluido incompressível a uma vazão Q1 igual a 
0,020 m³/s. A vazão medida no ramo (2) da tubulação, Q2, é igual a 0,008 m³/s. 
 
 
 
Se as áreas internas de todos os ramos são iguais a 100 cm², a velocidade média do fluido, em m/s, no ramo (3), 
será de: 
 
a) 0,12 
b) 0,20 
c) 1,00 
d) 1,20 
e) 2,40 
Reposta Letra “D” 
Como o fluido é incompressível a vazão que entra pela seção (1) deverá ser a mesma que sai pelas seções (2) e (3), 
assim faremos que: 
 
 
 
 
A resposta está no seu BUP página 37: Balanço global de massa em regime permanente, equação (2.6). 
 
5. Considerando o sistema de referência adotado na figura abaixo o perfil parabólico de velocidade do 
escoamento do fluido sobre uma placa fixa é uma expressão do tipo com V dado em 
m/s e y em metros. Assinale a alternativa que indica o valor do gradiente de velocidade desse escoamento no 
ponto y=50 mm. 
 
 
 
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a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Resposta certa: LETRA “E” 
O gradiente de velocidade é dado por Para , ou seja, 
, teremos: 
A resposta está no seu BUP página 09: viscosidade de fluidos newtonianos. 
 
6. Óleo é bombeado do ponto A até o ponto L em uma canalização horizontal, conforme mostra a Figura abaixo. 
A canalização tem diâmetro de 15 cm, sendo a vazão do óleo de 3 L/s, usando os valores fornecidos na tabela 
abaixo assinale a alternativa que melhor se apresenta para a determinação da perda de carga singular do 
percurso apresentado. Adote g=10m/s². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 10,4 m 
b) 0,014 mm 
c) 2,0 m 
d) 2 mm 
e) 14 cm 
Resposta certa: LETRA “D” 
Antes de aplicar a equação para determinar a perda de carga singular, vamos determinar o valor da velocidade do 
escoamento na tubulação: 
 
Agora vamos aplicar a equação para determinar a perda de carga singular, teremos então: 
 
 
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A resposta está no seu BUP página 128: perdas de carga singulares, equação (4.29). 
 
7. Um objeto caindo em queda livre tem um peso aproximado de 1000 N, com uma seção transversal calculada 
em 0,5 m², se seu coeficiente de arrasto é de 2,1, determine o valor aproximado da velocidade de queda do 
objeto. A densidade do ar é de 1,27 kg/m³ e adote g =10m/s². 
 
a) 45 m/s 
b) 12,58 m/s 
c) 38,7 m/s 
d) 0,37 m/s 
e) 1400 m/s 
Resposta certa: LETRA “C” 
Vamos aplicar a equação do arraste, teremos então: 
 
A resposta está no seu BUP página 101: Força de arrasto de forma ou de pressão, equação (3.16). 
 
8. Na figura abaixo determine o módulo da força horizontal exercida sobre a superfície. A velocidade do jato de 
água é igual a 15m/s. Considere que a lâmina de fluido mantém a mesma espessura em toda sua trajetória. 
 
 
a) 415 N 
b) 712,58 N 
c) 521,6 N 
d) 10,37 N 
e) 1400,1 N 
Resposta certa: LETRA “C” 
Fazendo a análise da força aplicada na direção de x, teremos. 
 
 
 
A resposta está no seu BUP página 61: Balanço Global de quantidadede movimento, equação (2.24). 
 
 
 
 
 
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9. Para obter o fator de atrito de um escoamento completamente desenvolvido em tubos circulares, pode-se 
utilizar o Diagrama de Moody. Tal diagrama, frequentemente utilizado quando se trabalha com perda de carga, 
indica que, entre os regimes de escoamento laminar e escoamento plenamente turbulento, o fator de atrito 
depende do número de: 
 
a) Mach e da rugosidade relativa. 
b) Grashof e da temperatura média do fluido. 
c) Grashof e da viscosidade do fluido. 
d) Reynolds e da rugosidade relativa. 
e) Reynolds e da temperatura média do fluido. 
Resposta certa: LETRA “D” 
Observando o diagrama de Moody podemos ver que os valores que são aplicados para determinar o fator de atrito são 
a rugosidade relativa, que é uma razão entre a rugosidade do material e o diâmetro do mesmo e o número de 
Reynolds. 
 
A resposta está no guia de estudo da IV unidade, figura 07. 
 
10. O escoamento de um fluido sobre um objeto imerso no fluido forma camadas-limite nas superfícies superior 
e inferior do objeto. Dentre as assertivas abaixo, assinale aquela que mostra uma indicação INCORRETA. 
 
a) A espessura da camada-limite é usualmente definida como sendo a distância da superfície na qual a velocidade 
se situa dentro de 1% da velocidade da corrente livre. 
b) Uma camada-limite turbulenta resiste menos a um gradiente de pressão adverso e consequentemente 
retarda o descolamento da camada-limite do corpo submerso na corrente fluida. 
c) Um número adimensional importante no estudo de camada-limite é o número de Reynolds, que é a razão entre as 
forças de inércia e viscosas. 
d) No escoamento sobre a esfera submersa em uma corrente fluida, o arrasto total é contribuição dos arrastos de 
atrito e de pressão. 
e) Uma mudança adequada do ponto de ataque pode reduzir o arrasto sobre um objeto imerso na corrente fluida por 
meio da redução da esteira turbulenta que se forma na região posterior do objeto. 
Resposta certa: LETRA “B” 
O tratamento de camadas limite turbulentas é muito mais difícil, devido a enorme variação dependente do tempo das 
propriedades de escoamento. O que causa um maior gradiente de pressão e o acréscimo de um termo nas equações 
da camada limite turbulenta. Um termo conhecido como a tensão de cisalhamento de Reynolds. 
A resposta está no seu BUP página 94: Camada limite e perfis de velocidade, e no III guia de estudos.