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Deseja-se quadriplicar a velocidade de um escoamento em regime permanente de um fluido incompressível em um tubo de seção circular utilizando apenas a variação de seção de escoamento do tubo.
Nesse caso, o diâmetro do tubo no ponto de velocidade maior
(A) deve ser o mesmo em relação ao ponto de menor velocidade, pois variar o diâmetro não alteraria a velocidade.
(B) deve ser reduzido em ¾ em relação ao diâmetro no ponto de menor velocidade.
(C) deve ter a metade do diâmetro no ponto de menor velocidade.
(D) deve ser duplicado em relação ao diâmetro no ponto de menor velocidade.
(E) deve ser triplicado em relação ao diâmetro no ponto de menor velocidade.
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Desafios Para o Conhecimento

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, podemos usar a equação da continuidade para escoamento de fluidos incompressíveis, que afirma que o produto da área da seção transversal (A) e a velocidade (V) é constante ao longo do tubo: \[ A_1 \cdot V_1 = A_2 \cdot V_2 \] Onde: - \( A_1 \) e \( V_1 \) são a área e a velocidade no ponto de menor velocidade. - \( A_2 \) e \( V_2 \) são a área e a velocidade no ponto de maior velocidade. Se desejamos quadriplicar a velocidade (\( V_2 = 4 \cdot V_1 \)), podemos substituir na equação: \[ A_1 \cdot V_1 = A_2 \cdot (4 \cdot V_1) \] Cancelando \( V_1 \) de ambos os lados, temos: \[ A_1 = 4 \cdot A_2 \] Como a área da seção transversal de um tubo circular é dada por \( A = \frac{\pi}{4} \cdot d^2 \), podemos relacionar as áreas com os diâmetros: \[ A_1 = \frac{\pi}{4} \cdot d_1^2 \] \[ A_2 = \frac{\pi}{4} \cdot d_2^2 \] Substituindo na equação: \[ \frac{\pi}{4} \cdot d_1^2 = 4 \cdot \left(\frac{\pi}{4} \cdot d_2^2\right) \] Cancelando \( \frac{\pi}{4} \): \[ d_1^2 = 4 \cdot d_2^2 \] Portanto, temos: \[ d_2^2 = \frac{d_1^2}{4} \] \[ d_2 = \frac{d_1}{2} \] Isso significa que o diâmetro no ponto de maior velocidade deve ser a metade do diâmetro no ponto de menor velocidade. Assim, a alternativa correta é: (C) deve ter a metade do diâmetro no ponto de menor velocidade.

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