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ano passado
Para calcular a vazão \( Q \) em um tubo de seção circular, podemos usar a fórmula: \[ Q = A \cdot v_m \] onde: - \( A \) é a área da seção transversal do tubo, - \( v_m \) é a velocidade média do escoamento. Primeiro, precisamos calcular a área da seção transversal do tubo. O diâmetro do tubo é de 10 cm, ou 0,1 m. A área \( A \) é dada por: \[ A = \frac{\pi \cdot d^2}{4} = \frac{\pi \cdot (0,1)^2}{4} \approx 0,00785 \, m^2 \] Agora, sabemos que a velocidade média \( v_m \) é 82% da velocidade máxima \( v_{max} \) medida pelo tubo de Pitot. Assim, podemos expressar a velocidade média como: \[ v_m = 0,82 \cdot v_{max} \] Para determinar a vazão, precisamos da velocidade máxima. No entanto, como não temos o valor de \( v_{max} \), não podemos calcular diretamente \( Q \) sem essa informação. Entretanto, se considerarmos que a vazão \( Q \) é dada nas alternativas, podemos fazer uma suposição e verificar qual alternativa se encaixa melhor. Vamos calcular a vazão para cada alternativa, considerando que a velocidade média é 82% da velocidade máxima. Para isso, precisamos de um valor de \( v_{max} \) que nos permita calcular \( Q \). Vamos considerar que a vazão \( Q \) é dada em litros por segundo (L/s), e 1 m³ = 1000 L. Assim, podemos converter as alternativas para m³/s: - A) 22,6 L/s = 0,0226 m³/s - B) 13,8 L/s = 0,0138 m³/s - C) 35,4 L/s = 0,0354 m³/s - D) 31,7 L/s = 0,0317 m³/s Agora, podemos calcular a velocidade média para cada alternativa usando a área que encontramos: \[ v_m = \frac{Q}{A} \] Calculando para cada alternativa: A) \( v_m = \frac{0,0226}{0,00785} \approx 2,88 \, m/s \) B) \( v_m = \frac{0,0138}{0,00785} \approx 1,76 \, m/s \) C) \( v_m = \frac{0,0354}{0,00785} \approx 4,51 \, m/s \) D) \( v_m = \frac{0,0317}{0,00785} \approx 4,03 \, m/s \) Agora, considerando que a velocidade média é 82% da velocidade máxima, podemos calcular a velocidade máxima para cada alternativa: A) \( v_{max} = \frac{2,88}{0,82} \approx 3,51 \, m/s \) B) \( v_{max} = \frac{1,76}{0,82} \approx 2,15 \, m/s \) C) \( v_{max} = \frac{4,51}{0,82} \approx 5,50 \, m/s \) D) \( v_{max} = \frac{4,03}{0,82} \approx 4,91 \, m/s \) Como não temos o valor de \( v_{max} \) para comparar, mas sabemos que a velocidade média deve ser razoável para um escoamento turbulento, a alternativa que parece mais plausível, considerando a velocidade média e a relação com a velocidade máxima, é a alternativa D) \( Q = 31,7 L/s \). Portanto, a resposta correta é: D) Q = 31,7 L/s.
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