Lista 5 - Mecânica dos Fluidos - Unidade 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
Disciplina: ECT2413 - Mecânica Dos Fluidos 
Professor: Semuel Ebenézer Dantas Costa 
Lista 5 
Questão 1) 
A figura a seguir mostra o esboço de um ejetor líquido-líquido. A área da 
seção transversal do jato d’água é igual a 0,01 m2 e a velocidade média do jato 
é 30 m/s. Este jato provoca o arrastamento de água que inicialmente, escoa 
pela seção anular do tubo (veja a figura). A área da seção transversal do tubo é 
igual a 0,075 m2. Determine a vazão de água que é arrastada pelo jato 
sabendo que a velocidade do escoamento no tubo é uniforme e igual a 6 m/s a 
jusante do ponto de descarga do jato. 
 
Resposta: Q= 0,15 m3/s 
Questão 2) 
A figura a seguir mostra a confluência de dois rios. Observe que os perfis 
de velocidade nos dois rios a montante da confluência são uniformes e que o 
perfil de velocidade na seção a jusante da confluência não é uniforme. 
Sabendo que a profundidade do rio formado é uniforme e igual a 1,83 m, 
determine o valor de V. 
 
Resposta: V = 1,106 m/s 
Questão 3) 
A figura a seguir mostra a vista lateral da região de entrada de um canal 
que apresenta largura igual a 0,91 m. Observe que o perfil de velocidade na 
seção de entrada do canal é uniforme e que, ao longe, o perfil de velocidade é 
dado por u = 4y – 2y2, onde u está especificado em m/s e y em m. Nestas 
condições, determine o valor de V. 
 
Resposta: V= 0,73 m/s 
Questão 4) 
Uma curva redutora bidimensional (retangular) tem um perfil de 
velocidade linear na seção 1. O escoamento é uniforme nas seções 2 e 3. O 
fluido é incompressível e o escoamento é permanente. Determine o módulo e o 
sentido da velocidade uniforme na seção 3. 
Obs.: as larguras de todas as entradas e saídas são iguais a “L”. 
 
Resposta: V3= 3,33 ft/s 
Questão 5) 
Água entra em um canal bidimensional de altura constante, h= 75,5 mm, 
com velocidade uniforme, U. O canal faz uma curva de 90º que distorce o 
escoamento de modo a produzir, na saída, o perfil linear de velocidade 
mostrado com vmáx = 2 vmín. Avalie vmín, se U= 7,5 m/s. 
Obs.: as larguras da entrada e da saída são iguais a “L”. 
 
 
Resposta: Vmín= 5,0 m/s 
Questão 6) 
Um líquido viscoso é drenado de um tanque circular, com diâmetro D = 
300 mm, através de um longo tubo circular de raio R = 50 mm. O perfil de 
velocidade no tubo de descarga é 
 (
 
 
)
 
 
Mostre que a velocidade média do escoamento no tubo de drenagem é 
Questão 7) 
Uma comporta que possui 0,5 m de largura e 0,6 m de altura é articulada 
no fundo. De um lado, a comporta suporta uma coluna de água com 0,5 m de 
profundidade. Do outro lado, um jato de água com 10 cm de diâmetro a atinge 
a uma altura de 0,5 m. Qual velocidade V é necessária para que o jato 
mantenha a comporta na vertical? Qual será a velocidade se a coluna de água 
for diminuída para 0,25 m? E qual será a velocidade se o nível de água estiver 
no topo da comporta? 
 
 
Respostas: V = 5,1 m/s; V = 1,8 m/s; V = 6,7 m/s 
 
 
umáxV )2/1(
Questão 8) 
Água escoa em regime permanente através do bocal de uma mangueira 
de incêndio. A mangueira tem diâmetro interno de 75 mm e a ponta do bocal, 
25 mm; a pressão manométrica na mangueira é 510 kPa e a corrente de água 
na mangueira e na saída do bocal é uniforme. Na saída do bocal, a velocidade 
de água é 32 m/s e a pressão é atmosférica. Determine a força transmitida pelo 
acoplamento entre a mangueira e o bocal. Indique se o bocal está sob tração 
ou compressão. 
Resposta: F = - 1,81 kN; Tração. 
Questão 9) 
Água escoa em regime permanente através de um cotovelo de 180º, 
conforme mostrado. Na entrada do cotovelo, a pressão é 15 psig. A água é 
descarregada para a atmosfera. Considere que as propriedades são uniformes 
nas seções de entrada e saída; A1= 4 in
2 , A2= 1 in
2, e V1 = 10 ft/s. Determine a 
componente horizontal da força necessária para manter o cotovelo no lugar. 
 
Resposta: Fx = - 386,8 N 
Questão 10) 
A figura mostra um redutor em uma tubulação. O volume interno do 
redutor é 0,2 m3 e a sua massa é 25 kg. Avalie a força total de reação que deve 
ser feita pelos tubos adjacentes para suportar o redutor. O fluido é gasolina 
(SG = 0,72). 
 
Questão 11) 
O bocal curvo mostrado a seguir está instalado num tubo vertical e 
descarrega água na atmosfera. Quando a vazão é igual a 0,10 m3/s a pressão 
manométrica na flange é 40 kPa. Determine a componente vertical da força 
necessária para imobilizar o bocal. O peso do bocal é 200 N e o volume interno 
do bocal é 0,012 m3. O sentido da força vertical é para cima ou para baixo? 
 
Resposta: Fy = - 482,4 N (para baixo) 
 
Questão 12) 
Ar, na condição-padrão (101,3 kPa (abs) e 273 K), entra em um 
compressor a 75 m/s e sai com pressão e temperatura absolutas de 200 kPa e 
345 K e velocidade V= 125 m/s. A vazão é 1 kg/s. A água de resfriamento que 
circula na carcaça do compressor remove 18 kJ/kg de ar. Determine a potência 
requerida pelo compressor. Considere Cp= 1,0 kJ/kgK; 
Resposta: = 95 kW 
Questão 13) 
Uma bomba centrífuga, com diâmetro de 0,1 m nos tubos de sucção e de 
descarga, fornece uma vazão de água de 0,02 m3/s. A pressão na sução é de 
0,2m de Hg (vácuo) e a pressão manométrica na descarga é de 240 kPa. As 
seções de entrada e de saída da bomba estão na mesma elevação. A potência 
elétrica medida no motor da bomba é 6,75 kW. Determine a eficiência da 
bomba. 
Resposta: η= 79,0 % 
Questão 14) 
Uma turbina é alimentada com 0,6 m3/s de água por meio de um tubo com 
0,3 m de diâmetro; o tubo de descarga tem diâmetro de 0,4 m. Determine a 
queda de pressão através da turbina quando ela fornece 60 kW. 
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