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UFRGS – IPH – DHH – IPH01107 1ª Avaliação Turma: C 2020/2 Data: 18/03/2021 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. - A 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 1. - Prazo para envio até às 8h30 do dia 19/03/2021. Se não for mencionado no enunciado, considere: g = 9,81 m/s², água = 1000 kg/m³, Patm = 100 kPa, água = 10-6 m²/s. As figuras não estão em escala. 1) (Valor = 1,0) A tensão superficial de um líquido está sendo medida com um anel, conforme mostrado na figura. O anel tem diâmetro externo (D0) de 10cm e diâmetro interno (Di) de 9,5cm. A massa do anel é de 10g. A força necessária para puxar o anel do líquido é o peso correspondente a uma massa de 16g. Qual é a tensão superficial do líquido (em N/m)? 2) (Valor = 2,5) Um escoamento laminar ocorre entre duas placas planas horizontais e paralelas entre si com um gradiente de pressão dp/ds (p diminui na direção de s positivo). A placa superior se movimenta para a esquerda a uma velocidade U e a placa inferior está estática. A expressão para o perfil de velocidades é dada por: 𝑢 = − 1 2𝜇 𝑑𝑝 𝑑𝑠 (𝐻. 𝑦 − 𝑦2) + 𝑈 𝑦 𝐻 onde: 𝜇 é a viscosidade dinâmica do fluido, H é a distância entre as duas placas e x e y estão indicadas na figura. Considere os valores de 𝜇, H, U e dp/ds apresentados na Tabela 1. a) Qual magnitude de tensão cisalhante é maior: junto da placa inferior ou junto da placa superior? Demonstre. b) Qual a posição de y para a tensão cisalhante nula? c) Qual seria a velocidade da placa que faria a tensão cisalhante ser nula na posição y=0? 3) (Valor = 2,0) Considere as duas comportas retangulares mostrados na figura. Ambas têm o mesmo tamanho, mas a comporta A é mantida no lugar por uma haste horizontal que passa no seu ponto médio e a comporta B está fixada no topo em balanço. Agora considere o torque T necessário para manter as comportas no lugar conforme H aumenta. Escolha a(s) afirmação(ões) válida(s): (a) TA aumenta com H. (b) TB aumenta com H. (c) TA não muda com H. (d) TB não muda com H. Demonstre a sua resposta. 4) (Valor = 2,0) Conforme mostrado na figura, uma haste de diâmetro uniforme é composta por dois materiais e está flutuando em um líquido (os dados 1, 2, x e y estão indicados na Tabela 1). Responda: O líquido (a) é mais leve que a água, (b) deve ser água ou (c) é mais pesado que a água? Qual a faixa de valores esperados para a massa específica desse líquido? Demonstre suas respostas. 5) (Valor = 1,0) Para o perfil de velocidades da questão 2, calcule a vazão volumétrica e a velocidade média do escoamento entre as duas placas. 6) (Valor = 1,5) A figura a seguir mostra um possível padrão de comportamento para as linhas de corrente de um escoamento passando por um cilindro. Considere que a velocidade de aproximação, em A, é constante (não varia com o tempo). a) Este escoamento é permanente ou não? b) Este escoamento pode ser classificado como 1D, 2D ou 3D? c) Há regiões neste escoamento onde a aceleração local está presente? Em caso afirmativo, mostre estas regiões e indique os vetores representando a aceleração local nas regiões de ocorrência. d) Há regiões neste escoamento com aceleração convectiva? Em caso afirmativo, mostre estas regiões e indique os vetores representando a aceleração convectiva nas regiões de ocorrência. Tabela 1: Dados de cada um para as questões 2, 4 e 5.
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