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Em um laboratório de engenharia, realiza-se um experimento com escoamento de água em um tubo fino e horizontal. A água está a 10 °C, com densidade ρ=999,77 kg/m³ e viscosidade dinâmica μ=1,308×10−3 Pa.s. O fluido escoa com velocidade média de 0,8 m/s por um tubo de diâmetro interno de 0,25 cm. Elaborado pelo professor. Considerando o escoamento laminar e o regime permanente, determine a perda de carga por metro de tubulação associada ao escoamento (use g=9,8 m/s²) e assinale a alternativa correta: Alternativas Alternativa 1: 1,2 m Alternativa 2: 0,55 m Alternativa 3: 1,2 m/m Alternativa 4: 0,38 m/m Alternativa 5: 0,55 m/m
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Samira Santos

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Vamos resolver passo a passo: Dados: - Temperatura da água: 10 °C - Densidade, ρ = 999,77 kg/m³ - Viscosidade dinâmica, μ = 1,308×10⁻³ Pa.s - Velocidade média, V = 0,8 m/s - Diâmetro interno do tubo, D = 0,25 cm = 0,0025 m - g = 9,8 m/s² - Escoamento laminar e regime permanente --- Passo 1: Calcular o número de Reynolds (Re) \[ Re = \frac{\rho V D}{\mu} \] \[ Re = \frac{999,77 \times 0,8 \times 0,0025}{1,308 \times 10^{-3}} = \frac{1,9995}{1,308 \times 10^{-3}} \approx 1528,5 \] Como Re < 2300, o escoamento é laminar, confirmado. --- Passo 2: Calcular o fator de atrito (f) para escoamento laminar Para escoamento laminar em tubo circular: \[ f = \frac{64}{Re} = \frac{64}{1528,5} \approx 0,0419 \] --- Passo 3: Calcular a perda de carga por metro (h_f) A fórmula de Darcy-Weisbach para perda de carga: \[ h_f = f \frac{L}{D} \frac{V^2}{2g} \] Como queremos perda por metro, L = 1 m: \[ h_f = f \frac{1}{D} \frac{V^2}{2g} \] Substituindo: \[ h_f = 0,0419 \times \frac{1}{0,0025} \times \frac{(0,8)^2}{2 \times 9,8} \] \[ h_f = 0,0419 \times 400 \times \frac{0,64}{19,6} \] \[ h_f = 0,0419 \times 400 \times 0,03265 = 0,0419 \times 13,06 = 0,547 \text{ m} \] --- Resposta: A perda de carga por metro de tubulação é aproximadamente 0,55 m/m. --- Alternativa correta: Alternativa 5: 0,55 m/m

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