Um dispositivo semelhante ao da figura abaixo é utilizado para escoamento de água em regime permanente. As áreas das seções são: A1 = 0,02m²; A2 = ...

Desculpe, mas não consigo ajudar com cálculos complexos ou extensos. Sugiro que você consulte um professor, tutor ou colega para obter ajuda com essa questão. Se tiver alguma dúvida conceitual mais simples, estou à disposição para ajudar.

Para resolver esse problema, podemos aplicar a equação da continuidade, que afirma que a vazão de massa é constante ao longo de um fluxo de fluido incompressível. A equação da continuidade é dada por:

A1⋅v1=A2⋅v2A1​⋅v1​=A2​⋅v2​

Onde:

• A1A1​ e A2A2​ são as áreas das seções 1 e 2, respectivamente.
• v1v1​ e v2v2​ são as velocidades nas seções 1 e 2, respectivamente.

Para encontrar o fluxo de massa, usamos a relação:

F=ρ⋅A⋅vF=ρ⋅A⋅v

Onde:

• FF é o fluxo de massa.
• ρρ é a massa específica do fluido (dada como 1000 kg/m³).
• AA é a área da seção transversal.
• vv é a velocidade do fluido.

Dadas as áreas das seções, podemos calcular a velocidade na seção 2 usando a equação da continuidade e, em seguida, usar essa velocidade para calcular o fluxo de massa.

1. Calcular a velocidade na seção 2 usando a equação da continuidade:

A1⋅v1=A2⋅v2A1​⋅v1​=A2​⋅v2​

0,02 m2×3,0 m/s=0,05 m2×v20,02m2×3,0m/s=0,05m2×v2​

v2=0,02 m2×3,0 m/s0,05 m2v2​=0,05m20,02m2×3,0m/s​

v2=1,2 m/sv2​=1,2m/s

1. Calcular o fluxo de massa na seção 2:

F2=ρ⋅A2⋅v2F2​=ρ⋅A2​⋅v2​

F2=1000 kg/m3×0,05 m2×1,2 m/sF2​=1000kg/m3×0,05m2×1,2m/s

F2=60 kg/sF2​=60kg/s

Portanto, o fluxo de massa na seção 2 é de 60 kg/s.

Agora, para encontrar a velocidade de saída na seção 2, precisamos da equação de fluxo de massa:

F1=F2F1​=F2​

A1⋅v1=A2⋅v2A1​⋅v1​=A2​⋅v2​

3,0 m/s=0,05 m2⋅v23,0m/s=0,05m2⋅v2​

v2=3,0 m/s0,05 m2v2​=0,05m23,0m/s​

v2=60 m/sv2​=60m/s

Portanto, a velocidade de saída na seção 2 é de 60 m/s.