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Física

Ce Olga Benario Prestes
Uma tubulação transporta água (ρ=1000Kg/m³) em um tubo horizontal (ponto A) numa vazão de 12m³/s . Esta tubulação inicialmente tem área de seção transversal de 1,5m2 e quando passa por um morro (ponto mais elevado B) tem a área de seção diminuída para 0,5m² . Considere g=10m/s². Sabendo que a diferença de pressão (pA-pB) entre os pontos A e B é 440.000Pa, determine a altura H do morro.
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Letícia Diniz

há 2 anos

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Letícia Diniz

há 2 anos

Respostas

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há 4 meses

Para resolver essa questão, podemos usar a equação de Bernoulli e a continuidade do fluxo. 1. Vazão (Q): A vazão é dada por \( Q = A \cdot v \), onde \( A \) é a área da seção transversal e \( v \) é a velocidade do fluido. 2. Cálculo das velocidades: - No ponto A: \[ Q = 12 \, m³/s \quad \text{e} \quad A_A = 1,5 \, m² \] \[ v_A = \frac{Q}{A_A} = \frac{12}{1,5} = 8 \, m/s \] - No ponto B: \[ A_B = 0,5 \, m² \] \[ v_B = \frac{Q}{A_B} = \frac{12}{0,5} = 24 \, m/s \] 3. Aplicando a equação de Bernoulli: A equação de Bernoulli entre os pontos A e B é dada por: \[ p_A + \frac{1}{2} \rho v_A^2 + \rho g h_A = p_B + \frac{1}{2} \rho v_B^2 + \rho g h_B \] Como estamos considerando que o tubo é horizontal, \( h_A = h_B \) e podemos simplificar a equação: \[ p_A - p_B = \frac{1}{2} \rho v_B^2 - \frac{1}{2} \rho v_A^2 + \rho g (h_B - h_A) \] Rearranjando, temos: \[ p_A - p_B = \frac{1}{2} \rho (v_B^2 - v_A^2) + \rho g H \] 4. Substituindo os valores: Sabemos que \( p_A - p_B = 440.000 \, Pa \), \( \rho = 1000 \, kg/m³ \), \( v_A = 8 \, m/s \) e \( v_B = 24 \, m/s \): \[ 440.000 = \frac{1}{2} \cdot 1000 \cdot (24^2 - 8^2) + 1000 \cdot 10 \cdot H \] Calculando \( v_B^2 - v_A^2 \): \[ 24^2 = 576 \quad \text{e} \quad 8^2 = 64 \quad \Rightarrow \quad 576 - 64 = 512 \] Portanto: \[ 440.000 = \frac{1}{2} \cdot 1000 \cdot 512 + 1000 \cdot 10 \cdot H \] \[ 440.000 = 256.000 + 10.000H \] \[ 440.000 - 256.000 = 10.000H \] \[ 184.000 = 10.000H \] \[ H = \frac{184.000}{10.000} = 18,4 \, m \] Portanto, a altura \( H \) do morro é 18,4 metros.

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há 2 anos

Podemos utilizar a equação da continuidade para relacionar a velocidade da água nos pontos A e B: A1.V1 = A2.V2 Onde: A1 = 1,5 m² (área da seção transversal no ponto A) V1 = Q/A1 = 12 m³/s ÷ 1,5 m² = 8 m/s (velocidade da água no ponto A) A2 = 0,5 m² (área da seção transversal no ponto B) V2 = Q/A2 (velocidade da água no ponto B) Substituindo os valores, temos: 1,5 x 8 = 0,5 x V2 V2 = 24 m/s Agora podemos utilizar a equação de Bernoulli para relacionar as pressões nos pontos A e B: pA + 1/2.ρ.V1² = pB + 1/2.ρ.V2² + ρ.g.Δh Onde: pA = pressão no ponto A V1 = velocidade da água no ponto A pB = pressão no ponto B V2 = velocidade da água no ponto B ρ = densidade da água g = aceleração da gravidade Δh = diferença de altura entre os pontos A e B Substituindo os valores, temos: pA + 1/2.1000.8² = pB + 1/2.1000.24² + 1000.10.Δh pA - pB = 440.000 Pa Substituindo pB por pA - 440.000, temos: pA + 1/2.1000.8² = pA - 440.000 + 1/2.1000.24² + 1000.10.Δh Simplificando, temos: 440.000 = 1/2.1000.(24² - 8²) + 1000.10.Δh 440.000 = 1/2.1000.(576 - 64) + 1000.10.Δh 440.000 = 1/2.1000.512 + 10000.Δh 440.000 = 0,256 + 10000.Δh Δh = (440.000 - 0,256)/10000 Δh = 43,975 m Portanto, a altura do morro é de aproximadamente 43,975 metros.

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