Mecânica dos Fluidos: Tubo de Pitot, Velocidade de Escoamento e Escoamento de Fluidos

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· Pergunta 1
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“O tubo de Pitot, mostrado na figura abaixo, é um instrumento simples utilizado para medir a velocidade de escoamentos. Mas para que a medição seja precisa é necessário que se tomem alguns cuidados, um deles deve ser que o tubo deve ter um furo bem usinado e sem presença de imperfeições”.
 
MUNSON, B. Fundamentos de mecânica dos fluidos : volume único. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 105.
 
Considerando o excerto apresentado, sobre o tubo de Pitot, analise as afirmativas a seguir:
 
I. Se o tubo tiver imperfeições o valor medido pode ser maior ou menor que a velocidade real.
II. Para medições de velocidade o tubo pode estar desalinhado horizontalmente.
III. Um tubo de Pitot com três furos conectado a transdutores de pressão é uma das melhores maneira de se reduzir os erros de medição.
IV. O conhecimento dos valores da energia cinética e de potencial nos permite calcular a velocidade.
 
Fonte: Munson (2004, p. 105).
 
MUNSON, B. Fundamentos de Mecânica dos Fluidos : volume único. São Paulo: Edgard Blucher, 2004.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, III e IV, apenas.
 
	Resposta Correta:
	 
I, III e IV, apenas.
 
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, o tubo de Pitot com imperfeições produz uma leitura falsa, diferente da verdadeira. O tubo deve estar alinhado para obtermos uma medida precisa, ângulos maiores que 20º provocam erros consideráveis na leitura. O dispositivo de três furos é um dos mais utilizados pela facilidade de se alinhar o furo horizontalmente. O conhecimento da pressão, da energia de potencial e cinética nos permite calcular a velocidade.
	
	
	
· Pergunta 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Uma mangueira utilizada em um jardim tem 10 cm de diâmetro, e é mantida a uma pressão de 1600 kPa, para fornecer água  a partir de um tanque com a finalidade de  apagar um incêndio. Um bocal na ponta da mangueira reduz o diâmetro para 2,5 cm para aumentar a velocidade de saída do jato, assim temos que V 2 é maior do que V 1
  
 
Fonte: Elaborada pela autora.
 
Neste sentido, assinale a alternativa correta, considerando que as perdas sejam nulas e   = 1.000 kg/m 3 , a velocidade que a água é expelida pelo bocal é um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
41 e 60 m/s.
	Resposta Correta:
	 
41 e 60 m/s.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois pela equação da continuidade temos que: A 2 V 2 = A 1 V 1. A área da mangueira é dada por   . Logo   V 2
=    V 1. Logo V 2 = 16 V 1. A equação de energia exige que  + + g z 2
=  + + g z 1. Pela figura do bocal podemos constatar que  p 2 = 0 e z 1
e z 2 também são iguais a 0, a equação fica  =  +  . Agora, vamos substituir V 2 = 16 V 1, e teremos a seguinte equação 162 = + . O que resulta em V 1 = 3,54 m/s e V 2 = 56,68 m/s.
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Se abrirmos uma torneira (que não tenha dispositivo de aeração ou outra derivação) com uma vazão muito pequena, a água escoa suavemente – quase “vitrificada”. Se aumentarmos a vazão, a água sai de forma agitada, caótica. Esses são exemplos de como um escoamento viscoso pode ser laminar ou turbulento, respectivamente”.
 
FOX, R. W. et al . Introdução à mecânica dos fluidos . Tradução e Revisão Técnica de: Koury R. N [2]  .  8. ed. [S.l.]: LTC, 2010. p. 66.
 
A respeito do escoamento de fluidos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (  ) O escoamento com baixo número de Reynolds será laminar.
II. (  ) Um escoamento com alto número de Reynolds será turbulento
III. (  ) Escoamentos com número de Reynolds entre 2.000 < Re < 2.400 não podem ter suas características de escoamento definidas.  
IV. (  ) A característica se um escoamento é laminar ou turbulento é definida pelo número de Reynolds.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta.  A sequência está correta. Escoamentos com números de Reynolds baixos, menores do que 2.000 são definidos como laminares. Já escoamentos com altos números de Reynolds, maiores do que 2.400 são escoamentos turbulentos. Entretanto, escoamentos com números de Reynolds que variam entre 2.000 < Re < 2.400 são definidos como escoamentos de transição. Quem define se um escoamento é laminar ou turbulento é o número de Reynolds calculado para esse escoamento.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“[...] uma variação de elevação  z (coordenada cartesiana, em m) em um fluido em repouso corresponde a  P/  g (sendo que   é a densidade, em kg/m 3 ) , o que sugere que uma coluna de fluido pode ser usada para medir diferenças de pressão  [...] um dispositivo que se baseia neste princípio é chamado de manômetro, normalmente usado para medir diferenças de pressão pequenas e moderadas” (ÇENGEL; CIMBALA, 2011, ).
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. Tradução de: ROQUE, K. A; FECCHIO, M. M. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 65.
 
Considerando o excerto apresentado, sobre os manômetros, analise as afirmativas a seguir:
 
I. Os transdutores de pressão chamados de strain-gages funcionam através de um diafragma que se curva entre duas câmaras abertas para as entradas de pressão.
II. Os transdutores piezelétricos funcionam de acordo com o princípio de que um potencial elétrico pode ser gerado toda vez que uma substância cristalina sofrer uma pressão mecânica. É gerado em uma substância cristalina quando ela é submetida à pressão mecânica.
III. O manômetro de Bourdon consiste em um tubo de metal oco, geralmente em formato de gancho; dobrado como um gancho. Ao ligarmos o manômetro, o tubo elástico é submetido à pressão que queremos medir, deformando assim o tubo elástico e através de um sistema de engrenagens aciona o ponteiro, indicando a pressão da tubulação onde o equipamento foi instalado.
IV. O manômetro é usado para medir a pressão atmosférica.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois as alternativas apresentam a correta descrição dos vários tipos de manômetro existentes: strain-gages, piezelétricos e o manômetro de Bourdon. O barômetro é o nome dado ao instrumento utilizado especificamente para  usado para medir a pressão atmosférica ao invés do manômetro.
	
	
	
· Pergunta 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Uma mangueira é utilizada para molhar um jardim. Ela tem 20 cm de diâmetro e fornece água a uma vazão de 5 m 3 /s a partir de um tanque utilizado para armazenar água. Um bocal é inserido na ponta da mangueira para reduzir o diâmetro para 5 cm, assim pela equação da continuidade temos que a velocidade de saída V 2
será maior do que a velocidade de entrada V 1 .
 
Fonte: Elaborada pela autora.
 
Nesse sentido, assinale a alternativa correta, considerando que as perdas sejam nulas e   = 1.000 kg/m 3 , a vazão de água no bocal é um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
5 e 6 m 3/s.
	Resposta Correta:
	 
5 e 6 m3/s.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, porque não importa a redução de área, a vazão sempre será a mesma. O que se altera é a velocidade de saída que aumenta conforme reduzimos a área para manter a vazão constante. Ao longo de uma tubulação a vazão é mantida, o que muda são as velocidades quando nos deparamos com reduções ou alargamentos de tubulação.
	
	
	
· Pergunta 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um tubo possuindo 12 cm de diâmetro teve sua vazão medida e apresentou uma leitura da vazão de 0,06 m 3 /s. O diâmetro do tubo sofre um estrangulamento e é reduzido para um novo valor igual a 4,8 cm. Gostaríamos de estudar a velocidade de escoamento ao longo dessa tubulação. Considerandoum perfil de velocidade uniforme, a velocidade máxima da água que atravessa este tubo é um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
Entre 31 e 40 m/s.
	Resposta Correta:
	 
Entre 31 e 40 m/s.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a velocidade máxima no tubo acontecerá no ponto onde o diâmetro é menor, ou no estrangulamento. Como o perfil de velocidade é uniforme, podemos considerar que as vazões nas seções com e sem estrangulamento serão iguais a 0,06 m 3/s. Na seção de 4,8 cm de diâmetro, temos: Q = v 1 x A 1. Como temos a vazão e a área podemos calcular a velocidade. Logo 0,06 =  x v 1
e  v 1 = 33,16 m/s.
	
	
	
· Pergunta 7
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“Muitas vezes nós estamos interessados no que acontece numa região particular do escoamento. O Teorema de Transporte de Reynolds fornece uma relação entre a taxa de variação temporal de uma propriedade extensiva para um sistema e aquela para um volume de controle”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da mecânica dos fluidos . Tradução da quarta edição americana de: Euryale de Jesus Zerbini. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 164.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O teorema de Reynolds é utilizado para explicar o princípio de funcionamento do desodorante.
Pois:
II. Através desse princípio o gás dentro do aerosol é expelido com uma pressão suficiente para que a massa também deixe a superfície de controle, no caso o recipiente do aerossol.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II 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.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao fato do Teorema de Reynolds ser utilizado quando o produto desodorante em aerosol foi desenvolvido. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois quando o gás é expelido do recipiente (volume de controle) ele faz com que a massa do produto seja expelida também, mas somente uma quantidade suficiente para que possamos nos higienizar.
	
	
	
· Pergunta 8
1 em 1 pontos
	
	
	
	A pressão real em determinada posição é chamada de pressão absoluta, e é medida com relação ao vácuo absoluto (ou seja, a pressão absoluta zero). A maioria dos dispositivos de pressão, porém, é calibrada para ler o zero na atmosfera, e assim, o dispositivo indica a diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica local, que é chamada de pressão manométrica.
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos : fundamentos e aplicações. Tradução de Roque, K. A e Fecchio, M. M [1]  . São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 57.
A partir do apresentado sobre pressão e medidores de pressão, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O medidor utilizado para medir a pressão do ar de um pneu assim como outros medidores indica a pressão manométrica.
Porque
II. O medidor está medindo a pressão do pneu em relação à pressão atmosférica e não em relação ao vácuo absoluto.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II 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.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, pois o medidor de pressão que utilizamos para medir a pressão de um pneu de um carro indica a pressão manométrica. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois a pressão do pneu é medida em relação à pressão atmosférica e não em relação ao vácuo absoluto. Para medirmos uma pressão em relação ao vácuo absoluto precisamos ter um máquina de sucção do ar para nos fornecer o vácuo absoluto.
	
	
	
· Pergunta 9
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o trecho a seguir:
“O fluxo de massa em uma seção é a massa do fluido que escoa através da seção por unidade de tempo. Logo, o transporte de massa é decorrente do campo de velocidade de escoamento. As distribuições (perfis) reais de velocidade numa seção geralmente não são uniformes, pois os fluidos viscosos apresentam a propriedade de aderência às superfícies sólidas com as quais estão em contato”.
 
LIVI, C. P. Fundamentos de fenômenos de transporte : um texto para cursos básicos. 2. ed. [S.l.]: LTC, 2017. p. 71-72.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O princípio do perfil de velocidade pode ser usado para explicar o funcionamento do óleo lubrificante nas paredes da tubulação do motor de um automóvel.
Pois:
II. Por ser um fluido viscoso o óleo lubrificante adere às paredes do motor fazendo com que o combustível tenha um fluxo mais uniforme.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II 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.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, devido ao fato do óleo lubrificante ter a propriedade de aderir à parede da tubulação do motor. A asserção II também é verdadeira e justifica a I, pois quando o óleo adere à parede do motor ele faz com que o combustível possa circular mais suavemente do que se tivesse que entrar com a parede sem o óleo, muitas vezes podendo entrar em contato com superfícies irregulares devido à corrosão do motor.
	
	
	
· Pergunta 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“A vazão através de um tubo pode ser determinada restringindo o escoamento neste tubo e medindo-se a diminuição na pressão devido ao aumento da velocidade no local da constrição. Esse é o princípio empregado para a medição da vazão em um tubo de Venturi, um dos dispositivos mais usados para a medição de vazão, e mostrado na figura abaixo”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. Tradução de: ROQUE, K. A; FECCHIO, M. M. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. p. 318-319.
 
Figura - Tubo de Venturi
Fonte: letindor / 123RF.
 
A respeito do tubo de Venturi, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
 
 
I. ( ) A parte onde o tubo de Venturi se estreita é chamado de garganta do tubo.
I. ( ) A velocidade aumenta porque há uma diminuição do diâmetro do tubo.
III. ( ) O tubo de Venturi não é muito utilizado na agricultura para irrigar plantações.
IV. ( ) O tubo de Venturi é utilizado no estudo da aerodinâmica de aviões.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta.  A sequência está correta. A parte estreita de um tubo de Venturi é chamada realmente de garganta do tubo e nessa área a velocidade aumenta devido a uma diminuição no diâmetro do tubo. Ao contrário do mencionado, uma das áreas onde o tubo de Venturi é largamente utilizado é na agricultura. Ele também é utilizado no estudo da aerodinâmica de aviões.