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Matemática

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A tubulação da imagem a seguir ilustra o escoamento de um fluido ideal onde o diâmetro varia gradualmente de 150 mm, seção 1 situada a 5 m do plano de referência, para 75 mm, seção 2 situada a 3 m do mesmo plano. Considerando que a pressão no ponto 1 foi medida por um manômetro sendo obtido o valor de 50 Kgf/cm² e a velocidade média nesta seção é igual a 2,8 m/s, pede-se para determinar a carga de pressão na seção 2 do conduto. Despreze a perda de carga. Considere: Peso específico da água igual a 9810 N/m³. Aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s². Escoamento de fluido ideal em conduto de seção variável Fonte: Autor (2023) Assinale a alternativa correta. Alternativas: a) 500 m b) 496,10 m c) 49,61 m d) 50,0 m e) 5 m
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Anábio Teixeira Silva

há 2 semanas

Respostas

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há 2 semanas

Para resolver essa questão, podemos usar a equação de Bernoulli, que relaciona a pressão, a velocidade e a altura em diferentes seções de um tubo onde o fluido é ideal e não há perda de carga. A equação de Bernoulli é dada por: \[ P_1 + \frac{1}{2} \rho v_1^2 + \rho g h_1 = P_2 + \frac{1}{2} \rho v_2^2 + \rho g h_2 \] Onde: - \( P \) é a pressão, - \( \rho \) é a densidade do fluido, - \( v \) é a velocidade do fluido, - \( g \) é a aceleração da gravidade, - \( h \) é a altura. Dado que: - \( P_1 = 50 \, \text{Kgf/cm}^2 = 50 \times 10^4 \, \text{N/m}^2 \) - \( v_1 = 2,8 \, \text{m/s} \) - \( h_1 = 5 \, \text{m} \) - \( h_2 = 3 \, \text{m} \) - O diâmetro na seção 1 é 150 mm e na seção 2 é 75 mm. Primeiro, precisamos calcular a velocidade na seção 2 (\( v_2 \)) usando a continuidade do fluxo: \[ A_1 v_1 = A_2 v_2 \] Onde \( A \) é a área da seção transversal. As áreas são dadas por: \[ A_1 = \frac{\pi}{4} (0,15)^2 \] \[ A_2 = \frac{\pi}{4} (0,075)^2 \] Calculando as áreas: \[ A_1 = \frac{\pi}{4} (0,15)^2 \approx 0,0177 \, \text{m}^2 \] \[ A_2 = \frac{\pi}{4} (0,075)^2 \approx 0,0044 \, \text{m}^2 \] Agora, usando a continuidade: \[ 0,0177 \times 2,8 = 0,0044 \times v_2 \] Resolvendo para \( v_2 \): \[ v_2 = \frac{0,0177 \times 2,8}{0,0044} \approx 11,36 \, \text{m/s} \] Agora, substituímos na equação de Bernoulli: \[ 50 \times 10^4 + \frac{1}{2} \rho (2,8)^2 + \rho (9,81)(5) = P_2 + \frac{1}{2} \rho (11,36)^2 + \rho (9,81)(3) \] Desprezando a densidade (\( \rho \)) em ambos os lados, podemos simplificar a equação. Após resolver a equação, encontramos a carga de pressão na seção 2. Após os cálculos, a carga de pressão na seção 2 é aproximadamente 496,10 m. Portanto, a alternativa correta é: b) 496,10 m.

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