Mecânica dos Fluidos II - Daniela - P3

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UFRGS – IPH – DHH – IPH01107 
 
3ª Avaliação Turma: B 2020/2 Data: 20/05/2021 
 
INSTRUÇÕES: 
- A avaliação é individual. 
- Todas as questões devem ser elaboradas de modo a indicar todas as hipóteses e todas as etapas 
de cálculo necessárias para a apresentação da resposta final. Todas etapas serão corrigidas. 
- Os gráficos podem ser realizados com auxílio de ferramenta computacional. 
- Todo o restante da resolução deve ser feita a mão, utilizando caneta azul ou preta. 
- Assinem todas as páginas que utilizem para a resolução. 
- Cuidem ao digitalizar a prova, que a mesma fique legível. Evitem tirar fotos em locais muito 
escuros ou na sombra. Lembrem que se eu não conseguir visualizar a resolução, a mesma não 
poderá ser corrigida. Valores ilegíveis ou ambíguos não serão considerados. 
- Enviem apenas a resolução da prova pelo Moodle, no espaço reservado para a Avaliação 2. 
- Se faltar alguma informação, adotem valores, apresentando justificativa para os valores 
escolhidos. 
- Prazo para envio até às 13h30 do dia 21/05/2021. 
 
 
1) (Valor = 1,0) Julgue se os itens são (C) corretos ou (E) errados. Quando o item for errado, explique o que 
está errado. 
 
A) Com relação ao escoamento incompressível paralelo sobre uma placa plana: 
 
( ) O coeficiente de sustentação (CL) é dado por 𝐶𝐿 =
1,328
√𝑅𝑒𝐿
 para 𝑅𝑒𝐿 < 5 × 10
5, em que 𝑅𝑒𝐿 é o número de 
Reynolds. 
_____________________________________________________________________________________ 
 
( ) Na região do escoamento fora da camada limite, o efeito da viscosidade é desprezível e o escoamento 
pode ser considerado ideal. 
_____________________________________________________________________________________ 
 
B) Com relação à camada limite em escoamentos sobre superfícies externas: 
 
( ) O arrasto em corpos submersos é devido exclusivamente às forças viscosas e de pressão, sendo que 
a contribuição das forças viscosas é preponderante em relação à contribuição das forças de pressão. 
_____________________________________________________________________________________ 
 
( ) Quando o gradiente de pressão no escoamento sobre uma superfície é não-nulo, um fenômeno 
denominado separação do escoamento, ou descolamento da camada limite, pode ocorrer. A condição 
necessária para que esse fenômeno ocorra é que o gradiente de pressão seja positivo, na direção do 
escoamento. 
_____________________________________________________________________________________ 
 
2) (Valor = 1,0) Um avião voa a uma certa velocidade U a uma altitude de 3000 m. Suponha que a camada 
limite sobre a superfície da asa do avião se comporta como aquela sobre uma placa plana. Se for dado o 
número de Reynolds de transição, se pode determinar a extensão da camada limite laminar na asa do avião. 
Para uma segunda condição, o avião se desloca a mesma velocidade U, porém em uma altitude diferente, 
que resulta em uma extensão de camada limite laminar diferente. Explique por que os resultados das duas 
situações são diferentes. 
 
3) (Valor = 2,0) 2) Uma chapa fina deve passar de forma contínua em um banho de um líquido contido em 
um reservatório, como mostra a figura. Devido às forças viscosas a esteira leva uma lâmina de fluido de 
espessura h. A gravidade tende a drenar o fluido para baixo. Considere o escoamento laminar, permanente 
e uniforme. 
a) Use as equações de Navier-Stokes para determinar uma expressão geral para o diagrama de velocidades. 
Considerando os valores de h, V0,  e µ apresentados na Tabela 1, para cada um dos alunos: 
b) Grafique o perfil de velocidade. 
c) Encontre a posição em que a velocidade é nula. 
d) Calcule a vazão volumétrica por unidade de largura da placa em m³/s/m. Indique se a vazão é de subida 
ou descida. 
e) Calcule o valor da velocidade média em m/s. 
Utilize:  = 30º,  = 2 N.s/m²,  = 900 kg/m³, h = 6mm, V0 = 2 m/s 
 
 
 
4) (Valor = 2,0) Um filme de espessura constante de um líquido viscoso flui em movimento laminar descendo 
por uma placa inclinada de um ângulo , como mostrado na figura. O perfil de velocidade é: 
u = C.y.(2h-y) v=w=0. 
Encontre a constante C em termos do peso específico, da viscosidade e do ângulo . 
 
 
5) (Valor = 2,0) Um corpo de forma esférica, com diâmetro d = 20 cm e massa igual a 4 kg, é mergulhado 
em água. Calcule a velocidade terminal com que o corpo se desloca no líquido, sabendo que o coeficiente 
de arrasto CA de uma esfera é função do número de Reynolds, de acordo com o gráfico apresentado no 
formulário. Indique o sentido da movimentação da esfera. Dados adicionais: g = 9,81 m/s²; água = 9800 N/m³. 
 
 
6) (Valor = 2,0) Ar a 20ºC e 1 atm (ar = 1,2 kg/m³ e  = 1,5 x 10-5m²/s) escoa a U = 20 m/s em torno de uma 
placa plana (figura abaixo). Um tubo de Pitot, colocado a 2 mm da parede permitiu avaliar a velocidade do 
escoamento nessa posição (distância x do bordo de ataque e 2 mm da placa). A velocidade medida nesse 
ponto é de 14,7 m/s. Considerando que o escoamento é laminar e que o perfil de velocidade pode ser 
descrito por: 
2
22

yy
U
u
−= 
estime a distância x onde foi posicionado o tubo de Pitot.