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Mecânica dos Fluidos

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O campo de velocidade é uma propriedade muito importante dos fluidos e é representado pela seguinte expressão V (x, y, z, t), a qual destaca que uma partícula fluida passa através dos pontos x, y, z em determinado tempo t. Baseado nessa afirmação, é correto afirmar que:

A. O campo de velocidade é um campo vetorial, o qual necessita de um módulo e a definição de uma direção.

Exercícios Para o Aprendizado

há 2 anos

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há 2 anos

EXERCÍCIOS MECÂNICA DOS FLUIDOS

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Respostas

Ed

há 2 anos

Sim, a afirmação está correta. O campo de velocidade \( V(x, y, z, t) \) é, de fato, um campo vetorial, pois para cada ponto no espaço (definido pelas coordenadas \( x, y, z \)) e em um determinado tempo \( t \), ele possui um vetor que indica a direção e a magnitude da velocidade da partícula fluida naquele ponto. Portanto, o campo de velocidade é caracterizado por um módulo (a intensidade da velocidade) e uma direção (a direção do movimento da partícula).

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Ed

há 2 anos

A alternativa A está correta. O campo de velocidade é de fato um campo vetorial, o qual necessita de um módulo e a definição de uma direção.

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O escoamento de um fluido pode ser classificado em laminar e turbulento, sendo que essa classificação pode ser definida por meio da utilização do número de Reynolds. Neste contexto, para considerarmos um escoamento como turbulento, o número de Reynolds precisa assumir um valor superior a:

E. 2400.

A estática dos fluidos mantém seu foco de estudo nos fluidos em repouso, ou seja, nos fluidos em que as partículas não se movem umas em relação às outras. Relacionado a esse assunto, é correto afirmar:

C. O estudo das forças hidrostáticas aborda questões relacionadas aos fluidos gasosos ou líquidos, os quais têm relação direta com os campos gravitacionais.

Assinale a alternativa que represente apenas as opções verdadeiras.
I. As linhas de corrente são definidas como a soma do vetor velocidade de cada partícula no instante “t” necessário para o fluxo se deslocar no tubo de corrente.
II. Se, em um escoamento bidimensional, a velocidade na direção x for expressa por u = ax + by e, na direção y, por v = ax by, então o escoamento será contínuo para quaisquer valores de a e b.
III. As linhas de corrente são aquelas desenhadas no campo de escoamento de forma que, em dado instante, a tangente à linha de corrente seja igual à velocidade do fluido naquele ponto.
D. II e IV.

É essencial reconhecer os conceitos envolvidos na determinação da camada-limite. Um corpo imerso em fluido em movimento está sujeito à força resultante da iteração entre fluido e corpo sólido. O conceito de velocidade a montante pode ser descrito pela alternativa:

C. Velocidade a montante é calculada por meio de um sistema de coordenadas fixo e considera o deslocamento do fluido em relação ao corpo sólido estacionário.

Aplicar os princípios de arrasto e de sustentação é fundamental para descrever matematicamente o escoamento de ar em torno de aeronaves e automóveis, por exemplo. O deslocamento do fluido na superfície do corpo sólido exerce força resultante na direção da velocidade do fluido e é denominado arrasto; a força normal a esta força é denominada sustentação. O arrasto é calculado em função do coeficiente de arrasto. Em relação ao coeficiente de arrasto, marque a alternativa correta.

E. Coeficiente de arrasto depende da geometria, do formato aerodinâmico e da sua área de referência.

A espessura da camada-limite e suas características são importantes para a determinação do escoamento. Dentro da camada-limite, é possível ter dois tipos de escoamento: laminar ou turbulento. Marque a alternativa correta em relação à espessura da camada-limite:

E. Camada-limite corresponde à distância a partir da superfície da placa na qual o valor da velocidade do fluido corresponde a 99% da velocidade a montante.

Ao estudar sobre escoamentos laminar e turbulento nos escoamentos viscosos externos, vimos que o escoamento turbulento pode ser estudado com uso de placa com espessura desprezível. O escoamento de fluido ao redor de um cilindro circular também é importante. Ao transpor a superfície de um cilindro circular, o fluido gera uma esteira atrás do cilindro. Conforme MORAN (2005), marque a alternativa que explica corretamente a esteira.

C. A esteira ocorre pelo deslocamento da camada-limite; o fluido que escoa em torno do objeto muda de direção, formando até redemoinhos em alguns casos.

O arrasto é a força existente no deslocamento do fluido junto à superfície de um corpo sólido. Segundo WHITE (2011), podemos calcular o coeficiente de arrasto em navios, em aviões, em automóveis e até em sistemas biológicos, como as plantas. Para a asa de um pássaro, com espessura fina e borda de ataque arredondada, temos a mesma relação numérica que um aerofólio usado em automóveis, por exemplo. Para uma aleta de sustentação, seu coeficiente de sustentação depende de quais variáveis?

E. O coeficiente de sustentação depende proporcionalmente da força de sustentação, e inversamente da densidade do fluido, da velocidade do fluido e da área planificada da aleta.

A equação de Bernoulli é muito aplicada na mecânica dos fluidos, pois relaciona as variações de pressão com as variações de velocidade e de elevação ao longo de uma linha de corrente. Essa equação, porém, deve ser aplicada apenas em situações que apresentem algumas restrições definidas. Além de o escoamento ocorrer ao longo de uma linha de corrente, as demais restrições estão relacionadas a um regime de escoamento:

C. permanente, incompressível e sem atrito.