Questionrio_1_Completo_Unidade_I_Mec_Flu_10_2021_1

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
Disciplina: ECT2413 - Mecânica dos Fluidos 
 Profª Drª Nayára Bezerra Carvalho 
 
 
QUESTIONÁRIO 1 (10% DA NOTA DA UNIDADE I) 2021_1 
 
 
Instruções iniciais: Este arquivo em PDF lista todas as questões do questionário da Unidade I de Mecânica 
dos Fluidos, podendo ser utilizados para aprofundar os conhecimentos na disciplina e preparação para a 
prova. Além disso, cada estudante deverá acessar o Multiprova diretamente para responder 6 questões 
que serão definidas aleatoriamente pelo sistema. Essa atividade tem o valor de 10% da nota final da 
primeira Unidade. 
Prazo para finalização: 05 de julho de 2021 até as 23:59h. 
Teoria 
Os aspectos teóricos e práticos da mecânica dos fluidos são de fundamental importância para a solução de 
diversos problemas encontrados habitualmente na engenharia, sendo suas principais aplicações destinadas ao 
estudo de escoamentos de líquidos e gases, máquinas hidráulicas, aplicações pneumáticas e hidráulica 
industrial, sistemas de ventilação e ar condicionado além de diversas aplicações na área de aerodinâmica voltada 
para a indústria aeroespacial. Acerca do que foi estudado na disciplina, observem as figuras 1, 2 e 3 e julgue os 
seguintes itens e marque as alternativas falsas. 
 
 Figura 1 Figura 2 Figura 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na figura 1, analisando as alturas dos piezômetros pode-se afirmar que a pressão estática (efetiva) no ponto 2 
é menor que no ponto 1. 
A Figura 2 mostra um reservatório de fundo horizontal, em repouso, que contém dois fluidos imiscíveis, 
identificado por A e B, no qual há uma esfera de diâmetro conhecido, está submersa. Afirma-se que o fluido B 
possui densidade relativa igual ou menor que a do fluido A. 
O empuxo que os fluidos exercem sobre a esfera na Figura 2 depende das alturas h1 e h2. 
A pressão em um ponto localizado na interface dos fluidos contidos no tanque da Figura 2 é igual ao produto do 
peso específico do fluido A pela altura h1. 
A pressão sobre o fundo do recipiente (Figura 2) é maior no centro do que nas proximidades das paredes 
verticais. 
O gráfico na Figura 3 representa também um fluido pseudoplástico (curva b), que possui características de 
sólidos e fluidos, conhecidos como viscoplásticos utilizados como fluidos não newtoniano de perfuração e 
completação. 
Dentre os fluidos não newtonianos, o tixotrópico são aqueles os quais as propriedades variam com o tempo de 
aplicação desta tensão e tem sua viscosidade aumentada com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento, 
voltando a ficar mais viscosos. 
Para os fluidos dilatantes, mostrado na Figura 3 (d), como por exemplo, as suspensões, à medida que se aumenta 
a tensão de cisalhamento, o líquido intersticial que lubrifica a fricção entre as partículas é incapaz de preencher 
os espaços devido a um aumento de volume que frequentemente acompanha o fenômeno e sua viscosidade 
assim é reduzida, facilitando o escoamento. 
O Fluido de Bingham mostrado na Figura 3 (a), por apresentar perfil de fluido newtoniano também é conhecido 
como fluido quase newtoniano, como por exemplo, a pasta de dente e o chantilly. 
O Fluido “d” na Figura 3 é um fluido pseudoplastico que não se comporta como fluido não newtoniano reopético. 
 
Reynolds e propriedade dos fluidos 
2) O número de Reynolds é um número adimensional usado na mecânica dos fluidos para cálculo do regime de 
escoamento de determinado fluido sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações 
industriais e asa de aviões. Considere as tubulações onde serão transportadas as correntes de fluidos 1, 2 e 3, 
em temperatura constante de 20ºC, deverão ter diâmetros diferentes. Com base nas características do 
escoamento e propriedades dos fluidos “a”, “b” e “d” descritas na tabela. Encontre os números de Reynolds: 
 
Os regimes de escoamento nas tubulações (corrente) 1, 2 e 3 são respectivamente: 
 
 
 
Tensão - Lei da Viscosidade de Newton 
3) observe a figura abaixo, uma placa de espessura desprezível e área de 1,5 m², desloca-se com velocidade v = 
5 m/s constante, gerando uma tensão de 50 N/m² e um diagrama parabólico dado por v(y) = ay² + by + c. De 
posse dessas informações e das informações que constam na figura, determine a tensão de cisalhamento na 
metade da altura de lâmina de fluido (viscosidade de 4 Pa.s). 
 
 
 
3) Na figura abaixo, uma placa de espessura desprezível e área A1 = 2 m², desloca-se com velocidade v = 5 m/s 
constante, na interface de dois fluidos, tracionada por uma força F = 400 N. Na pare superior (y = 1 mm) o 
diagrama de velocidades é considerado linear. Na parte inferior, o diagrama é dado por v(y) = ay² + by + c. De 
posse dessas informações e das informações que constam na figura, determine a tensão de cisalhamento na 
parte superior da placa em movimento e a tensão na parte inferior da mesma placa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manometria 
4) Os reservatórios fechados R e S da figura, contém respectivamente, 
água (1000 kgf/m³) e um líquido de peso específico X. Sabe-se que a 
pressão em R é igual a 1,1 kgf/cm² e no ponto S a pressão é igual a 0,8 
kgf/cm². Calcular o valor do peso específico (X) do líquido S. 
 
 
 
 
 
4) Dentre os manômetros, os manômetro de tubo U utilizam o próprio geralmente mercúrio como fluido 
manométrico no sistema para aferir a pressão. Com base nos conhecimentos de estática dos fluidos analise a 
figura considerando a leitura barométrica de 1 atm, peso específico do óleo de 9500 N/m³, do mercúrio 136000 
N/m³ e gravidade 9,81 m/s² e determine as pressões efetivas e absolutas do ar no topo do reservatório e a 
pressão efetiva no ponto M. 
 
 
4) Qual a pressão no centro do recipiente A da figura abaixo. Dados: γH2O= 1000 kgf/m³ e γHg= 
13600 kgf/m³ e d óleo = 0,8. 
 
 
4) Dentre os manômetros, os manômetros de tubo U 
são utilizados para medir diferencial de pressão entre 
dois pontos de uma tubulação por onde escoa fluido, 
conforme figura. Determine a diferença de pressão da 
água (d=1) no duto entre um ponto e outro conectado 
com o manômetro que contem benzeno (d=0,88) 
como fluido manométrico. Adote a gravidade como 10 
m/s². 
 
 
4) A manometria é o ramo da ciência que estuda 
e desenvolve os manômetros, que são 
instrumentos utilizados na engenharia para 
medição de pressão de fluidos contidos em 
recipientes. Dentre eles existe o manômetro 
diferencias de tubo “U”, que na figura abaixo 
encontra-se conectado a duas câmaras. 
Determine a pressão entre as câmaras A e B, as 
informações sobre os fluidos estão na figura, 
adote a gravidade 10 m/s². 
 
 
 
4) Sabendo que no esquema ao lado a água (1000 kg/m³, g = 10 m/s²) 
escoa par abaixo em um tubo inclinado 45º e a queda de pressão 
(variação de pressão) deve-se em parte ao atrito e em parte a 
gravidade (10 m/s²), aferida por um manômetro de tubo U contendo 
mercúrio (13600 kg/m³) como fluido manométrico, determine a queda 
de pressão. 
 
 
 
 
Empuxo - Teoria 
5) Usando o princípio de Arquimedes suponha que um dado recipiente de volume (V) e peso (P) flutua em 
água doce. Para a situação em questão, a expressão do máximo volume (VL) de um líquido de densidade (ρ), 
superior a densidade da água (ρa), que pode ser colocado no recipiente sem que ele perca a flutuabilidade é? 
Essa questão é totalmente algébrica, você deve encontrar a expressão VL e trazer o memorial da resolução 
digitado ou uma imagem (foto) do memorial da resolução no espaço abaixo. 
 
Empuxo 
6) Considere a comporta da figura. Se a altura da água for de 5,0m, a 
altura da comporta é 3,0m e a largura é de 4,0m, determine o centro de 
pressão e a força de empuxo. 
 
As respostas finais devem ser digitadas no espaço destinado a resposta 
da seguinteforma: 
 
 
 
 
6) Frequentemente, os engenheiros encontram problemas relacionados a estruturas que devem resistir às 
pressões exercidas por líquidos como, por exemplo: laterais de reservatórios, barragens, comportas, registros, 
etc. Uma comporta circular vertical de 0,90 m de diâmetro, trabalha sob pressão de um fluido de densidade = 
1,50, cuja superfície livre está 2,40 m acima do topo da mesma, determine a força hidrostática exercida pelo 
fluido no comporta e o centro de pressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6) Frequentemente, os engenheiros encontram problemas 
relacionados a estruturas que devem resistir às pressões 
exercidas por líquidos como, por exemplo: laterais de 
reservatórios, barragens, comportas, registros, etc. 
Determine o valor do Empuxo (E) e a profundidade do 
centro de pressão ou empuxo (hp) para uma comporta 
retangular de 1,50m X 3,0m cujo plano faz com a vertical 
um ângulo de 45º e cuja aresta superior (que corresponde 
ao lado de 1,50m) está a 1,30m de profundidade e é 
paralela à superfície livre da água. 
 
6) Calcular a força de Empuxo exercida pela água sobre uma comporta quadrada de área igual a 2,25m², em que 
a extremidade superior está a 5,45m abaixo da superfície. A comporta está alinhada com o aterro da barragem, 
inclinada de 30º em relação à vertical. Considere o peso específico da água igual a 1000,0kgf/m³. 
 
 
6) Frequentemente, os engenheiros encontram problemas 
relacionados a estruturas que devem resistir às pressões 
exercidas por líquidos como, por exemplo: laterais de 
reservatórios, barragens, comportas, registros, etc. O tanque 
abaixo contendo água (979 kg/m³) é de 3 m de largura e as 
outras dimensões são detalhadas na figura, por exemplo, a 
superfície curva circular de 4 m de raio. Adote a gravidade como 
9,81 m/s². 
a) calcule a força hidrostática horizontal e força vertical. 
b) calcule a força hidrostática resultante.