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19) Os bombeiros seguram um bocal na ponta de uma mangueira enquanto tentam apagar um incêndio. Se o diâmetro de saída do bocal é 6 cm e a taxa de ...

19) Os bombeiros seguram um bocal na ponta de uma mangueira enquanto tentam apagar um incêndio. Se o diâmetro de saída do bocal é 6 cm e a taxa de escoamento da água é 5 m3/min, determine (a) a velocidade média de saída da água e (b) a força necessária para que os bombeiros segurem o bocal. R: a) 29,6 m/s; b) 2,457 kN


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Exercicios_unidade_3b
3 pág.

Mecânica Geral Universidade Estácio de SáUniversidade Estácio de Sá

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Para determinar a velocidade média de saída da água, podemos usar a fórmula da velocidade média: V = Q/A Onde: V é a velocidade média de saída da água, Q é a taxa de escoamento da água, que é igual a 5 m³/min, A é a área da saída do bocal, que pode ser calculada usando a fórmula da área de um círculo: A = π * (d/2)² Onde: π é uma constante aproximadamente igual a 3,14, d é o diâmetro de saída do bocal, que é igual a 6 cm. Substituindo os valores na fórmula, temos: A = 3,14 * (6/2)² A = 3,14 * 3² A = 3,14 * 9 A ≈ 28,26 cm² Convertendo a área para metros quadrados, temos: A ≈ 0,002826 m² Agora, podemos calcular a velocidade média de saída da água: V = 5 m³/min / 0,002826 m² V ≈ 1769,04 m/min Para converter a velocidade para metros por segundo, dividimos por 60: V ≈ 1769,04 m/min / 60 V ≈ 29,48 m/s Portanto, a velocidade média de saída da água é aproximadamente 29,48 m/s. Para determinar a força necessária para que os bombeiros segurem o bocal, podemos usar a fórmula da força: F = m * a Onde: F é a força necessária, m é a massa de água que passa pelo bocal em um determinado intervalo de tempo, a é a aceleração da água. A aceleração da água pode ser calculada usando a fórmula da aceleração: a = Δv / Δt Onde: Δv é a variação da velocidade da água, Δt é o intervalo de tempo. Como a velocidade média de saída da água é constante, a variação da velocidade é zero. Portanto, a aceleração é zero. Agora, podemos calcular a massa de água que passa pelo bocal em um determinado intervalo de tempo: m = ρ * V Onde: m é a massa de água, ρ é a densidade da água, que é aproximadamente igual a 1000 kg/m³, V é o volume de água que passa pelo bocal em um determinado intervalo de tempo. O volume de água pode ser calculado multiplicando a taxa de escoamento da água pelo intervalo de tempo: V = Q * Δt Substituindo os valores, temos: V = 5 m³/min * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da velocidade média de saída da água em metros por segundo, temos: V = 29,48 m/s * Δt Agora, substituindo o valor da 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