p2 endres mec do fuidos

Prévia do material em texto

IPH 01107 TURMA A AVALIAÇÃO DA 2ª ÁREA 2020/02 - ERE 
Sempre que necessário utilize ρH2O = 1000 kg/m³ e g = 9,8 m/s². 
Esta avaliação é composta por duas páginas. Apresente com destaque as expressões principais utilizadas nas 
soluções, os resultados intermediários e os valores das respostas finais com suas devidas unidades. 
 
1) [2,5] Um jato de água com velocidade U1 = 40 m/s e diâmetro D1 = 75 mm é inserido em um conduto com diâmetro 
250 mm, que tem escoamento de água com velocidade U2 = 3 m/s na região anular em torno do tubo menor, 
conforme a figura a seguir. 
Considerando escoamento permanente, calcule a velocidade U3 onde os escoamentos anteriores estão totalmente 
misturados. 
 
 
2) [3,0] Considere o escoamento permanente, sem efeitos de perda de energia no interior da expansão curva no 
plano (x,z), onde z é a direção vertical, e as características fornecidas na tabela a seguir. 
A saída do escoamento na seção (2) é um jato livre para a atmosfera. 
Calcular a força (módulo, direção e sentido) exercida pelo fluido sobre a expansão curva, devida ao escoamento 
entre as seções transversais (1) e (2), sendo o desnível entre os centros das seções igual a 2,3 m, a vazão em 
massa escoada igual a 23,4 kg/s e o peso total de fluido contido entre as seções (1) e (2) igual a 300 N. 
 
 Seção 1 Seção 2 
saída como jato livre 
Diâmetro (mm) 100 200 
Massa específica (kg/m³) 910 790 
 
 
 
 
3) [3,0] A bomba da figura a seguir fornece 25 kW de potência para a água, succionada a partir do reservatório aberto 
com nível constante, por uma tubulação com diâmetro de 12 cm. O escoamento permanente descarrega através de 
um bocal com diâmetro Ds = 5 cm na saída como um jato livre para a atmosfera. Considerando uma perda de energia 
total igual a 4 m, desde a superfície do reservatório até o bocal de saída, calcule a velocidade de saída Vs e a vazão 
volumétrica escoada. 
 
 
 
 
4) Um Vertedor pode ser uma “obstrução” em um escoamento em canal, que pode ser calibrado para medir a vazão, 
como representado na figura a seguir. A vazão volumétrica por unidade de largura do vertedor (q) é função da 
aceleração da gravidade (g) e da altura (H) de água acima da “crista” do vertedor. Lembre que a vazão por unidade 
de largura é igual à razão entre a vazão volumétrica (Q) e a largura (b) do vertedor no plano normal ao desenho. 
a) [1,0] empregando a análise dimensional encontre um número adimensional relacionando as grandezas q, g, H; 
b) [0,5] com base nos valores obtidos de experimento em laboratório (aferição de vertedor com largura b = 40 cm) 
fornecidos na tabela a seguir, calcule o valor médio do coeficiente adimensional que surge na aplicação do teorema 
de Bridgman para a relação q = função (g, H): 
 
H (cm) 33 24 17 8 
Q (litros/segundo) 193 120 72 23