U1S2+-+Estática+dos+Fluidos+(2ª+Lista+de+Exercícios)

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FACULDADE PITÁGORAS – CAMPUS IPATINGA/MG
CURSO/HABILITAÇÃO: Engenharias
NATUREZA DO TRABALHO: 2ª Lista de exercícios – Estática dos Fluidos
DISCIPLINA: Fenômenos de Transporte
PROFESSOR(A): Arlindo Lopes Faria
TURMA: PERÍODO: 
DATA: ____/____/_______ 
	
ALUNO(A): ______________________________________________________________________ 
1. Denomina-se barômetro de Torricelli o aparelho constituído por um tubo comprido vidro e uma cuba, também de vidro, que tenha contida nela mercúrio. O tubo de vidro é totalmente cheio de mercúrio, sendo que a superfície aberta do tubo de vidro é bloqueada pelo dedo polegar. A seguir o tubo é invertido na cuba e o dedo é retirado. O nível do mercúrio desce até se estabilizar em uma altura h, acima da superfície do mercúrio na cuba. Na região do tubo, acima da coluna de mercúrio, tem-se a câmara barométrica, região de pressão muito baixa.
Figura 1: Barômetro de Torricelli
Fonte: Çengel, Y. A.. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações
Verifica-se que a coluna de água em equilíbrio com a pressão atmosférica, no caso da experiência feita tradicionalmente por Torricelli com mercúrio, possui altura de 760 mm. Caso esta experiência fosse alterada e o mercúrio fosse trocado por água, a altura da coluna de água em equilíbrio com a pressão atmosférica seria de:
Considere g= 9,81 m/s2.
Resposta: hHg = 760 mmHg; hH2O = 760 mca
2. A produção de papel e celulose demanda quantidades substanciais de água. Trata-se a água com processos que incluem sedimentação e filtragem, entre outros, antes de utilizá-la no processo industrial. Buscamos reutilizar a maior quantidade possível de água de forma a reduzir o consumo total. A água que resulta do processo como efluente é novamente tratada antes de ser devolvida aos locais de captação.
Suponha que determinado tanque de armazenamento de água para a indústria de celulose e papel esteja aberto para o ar conforme figura abaixo:
A
B
10 m
Figura 2: Tanque de armazenamento de água
Considerando que a massa específica da água seja igual a 1000 m3, a pressão atmosférica local igual a 100000 N/m2 e a aceleração local da gravidade igual a 10 m/s2. Sabendo que a pressão no ponto B, situado 10 m abaixo do ponto A é 2,2x105 N/m2. Considere g= 10,0 m/s2.
a. Determine a pressão no ponto A
b. Determine a profundidade do ponto A
Resposta: PA = 1,2.105 N/m2; hA = 2 m
3. A água de um tanque é pressurizada a ar, e a pressão é medida por um manômetro de vários fluidos, como mostra a figura abaixo. Determine a pressão manométrica do ar no tanque se h1 =0,4 m, h2 = 0,6 m e h3 = 0,8 m. Considere as densidades da água, do óleo e do mercúrio como 1.000 kg/m3, 850 kg/m3e 13.600 kg/m3, respectivamente. Considere g= 9,81 m/s2.
Resposta: Pman = 97,8 kPa
4. Determine a pressão atmosférica em um local onde a leitura barométrica é de 735 mmHg. Considere a densidade do mercúrio como 13.600 kg/m3 e g= 9,81 m/s2.
Resposta: Pman = 98,06 kPa
5. A leitura da pressão manométrica de um líquido a uma profundidade de 3 m é 28 kPa. Determine a pressão manométrica do mesmo líquido a uma profundidade de 12 m.
Resposta: P12 m = 112 kPa
6. A leitura da pressão absoluta da água a uma profundidade de 8 m é 175 kPa. Determine (a) a pressão atmosférica local e (b) a pressão absoluta a uma profundidade de 8 m um líquido cuja gravidade específica é de 0,78 no mesmo local. Considere g= 9,81 m/s2.
Resposta: Patm = 96,5 kPa; Pabs = 157,7 kPa
7. Considere uma mulher de 70 kg e com uma área total de pegada de 400 cm2. Ela deseja caminhar sobre a neve, mas a neve não suporta pressões acima de 0,5 kPa. Determine o tamanho mínimo dos sapatos para neve necessários (área da pegada por sapato) para que ela possa caminhar sobre a neve sem afundar. 
Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: A = 1,37 m2
8. A leitura de um medidor a vácuo conectado a um tanque é de 45 kPa em um local onde a leitura barométrica é de 755 mmHg. Determine a pressão absoluta no tanque. Tome ρHg = 13.590 kg/m3 e g= 9,81 m/s2.
Resposta: Pabs = 55,6 kPa
9. A leitura de um medidor de pressão conectado a um tanque é de 500 kPa em um local onde a pressão atmosférica é de 94 kPa. Determine a pressão absoluta no tanque.
Resposta: Pabs = 594 kPa
10. A leitura do barômetro de um montanhista indica 980 mbars no início de uma expedição e 790 mbars ao final. Desprezando o efeito da altitude sobre a aceleração da gravidade local, determine a distância vertical percorrida. Considere a densidade média do ar como 1,20 kg/m3. Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: h = 1614 m
11. O barômetro básico pode ser usado para medir a altura de um prédio. Se as leituras barométricas nas partes superior e inferior de um prédio são de 730 e 755 mmHg, respectivamente, determine a altura do prédio. Considere a densidade média do ar de 1,18 kg/m3. Considere g= 9,81 m/s2.
Resposta: h = 288,5 m
12. Determine a pressão exercida sobre um mergulhador a 20 m abaixo da superfície livre do mar. Considere uma pressão barométrica de 101 kPa e uma gravidade específica de 1,03 para a água do mar. Considere g= 9,81 m/s2.
Resposta: P = 303,1 kPa
13. Um gás está contido em um dispositivo de cilindro e pistão vertical sem atrito. O pistão tem massa de 4 kg e uma área de seção transversal de 35 cm2. Uma mola comprimida acima do pistão exerce uma força de 60 N sobre ele. Se a pressão atmosférica for de 95 kPa, determine a pressão dentro do cilindro.
Resposta: P = 123,4 kPa
14. Um medidor e um manômetro são conectados a um tanque de gás para medir sua pressão. Se a leitura do medidor de pressão for 65 kPa, determine a distância entre os dois níveis de fluido do manômetro se o fluido for (a) mercúrio (ρ = 13.600 kg/m3) ou (b) água (ρ = 1.000 ρ = 13.600 kg/m3). Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: hHg = 0,49 m; hH2O = 6,63 m
16. Um manômetro a mercúrio (ρ = 13.600 kg/m3) está conectado a um duto de ar para medir a pressão interna. A diferença nos níveis do manômetro é de 10 mm e a pressão atmosférica é de 100 kPa. (a) Julgando pela Figura Abaixo, determine se a pressão no duto está acima ou abaixo da pressão atmosférica. (b) Determine a pressão absoluta no duto. Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: Pabs = 101,3 kPa
17. Água doce e água do mar escoam em tubulações horizontais paralelas conectadas entre si por um manômetro de tubo duplo em U, como mostra a Figura Abaixo. Determine a diferença de pressão entre as duas tubulações. Considere a densidade da água do mar no local como ρ = 1.035 kg/m3. A coluna de ar pode ser ignorada na análise? Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: P1 – P2 = 5,39 kPa
18. A pressão de uma tubulação de gás natural é medida pelo manômetro mostrado na Figura Abaixo com um dos braços aberto para a atmosfera, onde a pressão atmosférica local é 14,2 psi. Determine a pressão absoluta na tubulação. Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: PGN = 17,91 PSI = 123,5 kPa
19. A pressão manométrica do ar no tanque da Figura Abaixo é medida como 65 kPa. Determine a diferença de altura h da coluna de mercúrio. Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: hhg = 0,47 m
20. A carga de 500 kg do macaco hidráulico mostrado na Figura Abaixo deve ser elevada despejando óleo (ρ = 780 kg/m3) em um tubo fino. Determine quão alto h deve ser para começar a levantar o peso. Considere g = 9,81 m/s2.
Resposta: h = 0,567 m
21. Considere um macaco hidráulico usado em uma oficina de carros, como o da Figura Abaixo. Os pistões têm uma área de A1 = 0,8 cm2 e A2 = 0,04 m2. Óleo hidráulico com uma gravidade específica de 0,870 é bombeado a medida em que o pequeno pistão no lado esquerdo é empurrado para cima e para baixo, elevando lentamente o pistão maior no lado direito. Um carro que pesa 13.000 N deve ser levantado. 
(a) No início, quando ambos os pistões estão na mesma elevação (h = 0 m), calcule a força F1 em newtons necessária para manter o peso do carro. 
(b) Repita o cálculodepois de o carro ser levantado a dois metros (h = 2 m). Compare e discuta.
Resposta: F1 = 26 N; F1 (h = 2 metros) = 27,4 N