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O conceito de vazão é bem definido quando afirmamos que se trata do escoamento de um fluido por uma seção de certo conduto, considerando esta ação em função de um intervalo de tempo. Além da vazão e do intervalo de tempo, grandezas físicas como a velocidade de escoamento e o diâmetro do conduto também devem ser consideradas. Aumentar ou reduzir a velocidade de escoamento de um fluido é atividade cotidiana. Um pedreiro consegue preencher um reservatório com 2.000L de água. Ele sabe que a mangueira disponível tem um diâmetro de 10 cm e enche o tanque a uma velocidade de 25,0 m/s. Para esse caso, calcule o valor aproximado do diâmetro necessário, capaz de reduzir o intervalo de tempo de preenchimento do reservatório pela metade? Selecione a resposta: a O diâmetro associado ao novo intervalo de tempo é de 4 cm, aproximadamente. b O novo diâmetro procurado é da ordem de 6 cm, aproximadamente. c O diâmetro associado ao novo intervalo de tempo é de 12 cm, aproximadamente. d O diâmetro associado ao novo intervalo de tempo é de 14 cm, aproximadamente. e O novo diâmetro procurado é da ordem de 7 cm, aproximadamente.
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De Lirio da Matemática

há 2 meses

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há 2 meses

Para resolver essa questão, precisamos entender a relação entre a vazão, a velocidade de escoamento e o diâmetro do conduto. A vazão (Q) é dada pela fórmula: \[ Q = A \cdot v \] onde \( A \) é a área da seção transversal do conduto e \( v \) é a velocidade do fluido. A área \( A \) de um círculo (seção do conduto) é dada por: \[ A = \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 = \frac{\pi \cdot d^2}{4} \] Se o pedreiro quer reduzir o tempo de preenchimento pela metade, isso significa que a nova vazão deve ser o dobro da vazão original. A vazão original é: \[ Q_{original} = A_{original} \cdot v_{original} \] Substituindo a área: \[ Q_{original} = \frac{\pi \cdot d_{original}^2}{4} \cdot v_{original} \] Para o novo diâmetro \( d_{novo} \) e a nova velocidade \( v_{novo} \), a nova vazão deve ser: \[ Q_{novo} = 2 \cdot Q_{original} \] Como a velocidade de escoamento é constante, podemos igualar as vazões: \[ \frac{\pi \cdot d_{novo}^2}{4} \cdot v_{original} = 2 \cdot \left(\frac{\pi \cdot d_{original}^2}{4} \cdot v_{original}\right) \] Cancelando \( v_{original} \) e \( \frac{\pi}{4} \): \[ d_{novo}^2 = 2 \cdot d_{original}^2 \] Sabendo que o diâmetro original é 10 cm: \[ d_{novo}^2 = 2 \cdot (10)^2 = 200 \] Portanto: \[ d_{novo} = \sqrt{200} \approx 14,14 \text{ cm} \] Assim, o diâmetro associado ao novo intervalo de tempo é de aproximadamente 14 cm. A alternativa correta é: d) O diâmetro associado ao novo intervalo de tempo é de 14 cm, aproximadamente.

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