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Fenômenos de Transporte - Lista de exercícios 5 resolvida

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Lista	
  de	
  Exercícios	
  5	
  
(Camada	
  Limite	
  e	
  Coeficiente	
  de	
  Resistência)	
  
Fenômenos	
  de	
  Transporte	
  4	
  
	
  
1. Ar	
  a	
  150C	
  e	
  1	
  atm	
  está	
  escoando	
  sobre	
  uma	
  placa	
  plana	
  a	
  10	
  m/s.	
  
Qual	
   é	
   a	
   espessura	
   da	
   camada	
   limite	
   0,3	
  m	
   a	
   partir	
   da	
   borda	
   de	
  
ataque?	
  Calcular	
  também	
  a	
   força	
  de	
  resistência	
  nos	
  primeiros	
  0,3	
  
m	
   de	
   uma	
   placa	
   de	
   0,3	
  m	
   de	
   largura	
   e	
   a	
   direção	
   e	
   grandeza	
   da	
  
velocidade	
  quando	
  x	
  =	
  0,3	
  m	
  e	
  y	
  =	
  δ/2.	
  	
  
	
  
2. Água	
  a	
  200C	
  escoa	
  sobre	
  uma	
  placa	
  a	
  1	
  m/s.	
  Calcular	
  a	
  grandeza	
  e	
  
direção	
  do	
  vetor	
  velocidade	
  em	
  um	
  ponto	
  distante	
  0,3	
  m	
  do	
  bordo	
  
de	
  ataque	
  e	
  10-­‐3	
  m	
  da	
  superfície	
  da	
  placa.	
  
	
  
3. Ar	
   a	
   25oC	
  e	
   1	
   atm	
  escoa	
   ao	
   longo	
  de	
  uma	
  placa	
   plana	
   a	
   30	
  m/s.	
  
Calcular	
  a	
  distância	
  do	
  bordo	
  de	
  ataque	
  onde	
  ocorre	
  a	
  transição	
  do	
  
regime	
  de	
  escoamento?	
  
	
  
4. Para	
  o	
  escoamento	
  do	
  ar	
  à	
  pressão	
  atmosférica	
  à	
  100o	
  F	
  com	
  uma	
  
velocidade	
   de	
   88	
   ft/s,	
   determine	
   o	
   valor	
   da	
   componente	
   da	
  
velocidade	
  em	
  y	
  (uy)	
  para	
  as	
  posições	
  x	
  =	
  0,5,	
  x	
  =	
  1,	
  x	
  =	
  2	
  e	
  x	
  =	
  3	
  
polegadas	
  da	
  borda	
  de	
  ataque,	
  para	
  algumas	
  alturas	
  ao	
  longo	
  de	
  y	
  
(plote	
  seus	
  resultados).	
  
	
  
5. Um	
   fluido	
   que	
   possui	
   uma	
   massa	
   específica	
   de	
   0,8	
   g/cm3	
   e	
  
viscosidade	
   de	
   1,4	
   cp,	
   está	
   escoando	
   sobre	
   uma	
   placa	
   plana.	
   A	
  
velocidade	
  do	
  fluido	
  longe	
  da	
  placa,	
  V∞,	
  é	
  de	
  3	
  cm/s.	
  Calcular:	
  
(a) as	
  velocidades	
  ux	
  e	
  uy	
  no	
  ponto	
  (20	
  cm,1	
  cm),	
  
(b) o	
  número	
  de	
  Reynolds	
  neste	
  ponto,	
  
(c) a	
  espessura	
  da	
  camada	
   limite	
  no	
  plano	
  perpendicular	
  à	
  placa,	
  
que	
  contém	
  esse	
  ponto.	
  
	
  
6. Um	
   fluido	
   escoa	
   sobre	
   uma	
   placa	
   plana	
   com	
   velocidade	
   V∞	
   de	
   7	
  
cm/s.	
   Esse	
   fluido	
   tem	
   uma	
   massa	
   específica	
   de	
   0,87	
   g/cm3	
   e	
  
viscosidade	
  de	
  2	
  cp.	
  Plotar	
  o	
  perfil	
  de	
  velocidades	
  ux	
  =	
  f(y),	
  dentro	
  
da	
  camada	
  limite,	
  no	
  plano	
  x	
  =	
  40	
  cm.	
  Utilizar,	
  no	
  mínimo	
  6	
  pontos	
  
para	
  plotar	
  a	
  curva.	
  
	
  
7. Soltou-­‐se	
  uma	
  esfera,	
  de	
  0,98	
  g/cm3	
  e	
  0,5	
  cm	
  de	
  raio,	
  no	
  seio	
  de	
  
um	
  fluido	
  em	
  repouso.	
  Após	
  algum	
  tempo,	
  a	
  esfera	
  alcançou	
  uma	
  
velocidade	
  constante	
  de	
  5,0	
  cm/s.	
  Se	
  a	
  massa	
  específica	
  do	
  fluido	
  é	
  
de	
  1,2	
  g/cm3,	
  qual	
  é	
  sua	
  viscosidade?	
  
	
  
8. Qual	
   é	
   o	
   coeficiente	
   de	
   resistência	
   para	
   a	
   água	
   escoando	
   sobre	
  
uma	
  placa	
  plana	
  a	
  20oC	
  e	
  0,25	
  m/s	
  a	
  uma	
  distância	
  a	
  0,2	
  m	
  a	
  partir	
  
do	
   bordo	
  de	
   ataque?	
  Qual	
   será	
   o	
   coeficiente	
   de	
   resistência	
   local	
  
neste	
   ponto?	
   Qual	
   será	
   o	
   valor	
   da	
   tensão	
   de	
   cisalhamento	
   local	
  
neste	
  ponto?