Um tanque cilındrico de grande diâmetro está cheio de água até um profundidade de D = 0,3 m. Um furo de seção reta A = 6,5 cm2 no fundo do tanque permite a drenagem da água. (a) Qual é a velocidade de escoamento da água, em metros cúbicos por segundo? (b) A que distância abaixo do fundo do tanque a seção reta do jorro é igual a metade da área do furo?
a) Primeiro devemos encontrar a velocidade de escoamento da água e para isso utilizaremos a equação de Bernoulli:
\(h1 + p1/y + v1²/2.g = h2 + p2/y + v2²/2g + hf \\ h1 + 0 + 0 = 0 + 0 + v2²/2g + 0 \\ v2 = (2.g.h1)^(1/2) \\ v2 = (2.10.0,3)^1/2 \\ v2= 2,45 m/s \)
\(\boxed{v2 = 2,45{\text{ m/s}}}\)
Agora utilizando a fórmula de vazão temos:
\(Q = v.A \\ Q = 2,45.6,5.10^-4 \\ Q= 1,59.10^-3 m³/s \\ Q=0,0016 m³/s \)
\(\boxed{Q = 0,0016{\text{ }}{{\text{m}}^3}/s}\)
b)
Agora devemos encontrar a distância até o fundo do tanque:
\(vf = 2.v2 = 2.2,45 \\ vf= 4,9 m/s \\ vf² = vo² + 2.g.Δy \\ 4,9² = 2,45² + 2.10.Δy \\ Δy = 18 / 20 \\ Δy= 0,9 m\)
\(\boxed{\Delta y = 0,9{\text{ m}}}\)
em, sei responder, à pergunta ( a ):A CAMADA de água, que pressiona, esse líquido, vale 0,30 m.A VELOCIDADE de escoamento da água, é IDÊNTICA à velocidade, que teria um corpo, que caísse, em QUEDA LIVRE, da MESMA altura, de 0,3 m.Calculamos por Torricelli:V = Raiz quadrada de 2 x g x h; v = raiz quadrada de 2 x 9,8 x 0,3 = raiz quadrada de 5,88 = 2,42 m/s.Essa velocidade, equivale a:2,42 x 100 = 242 cm/s.A ÁREA TRANSVERSAL do furo, vale 6,5 cm².Então, a VAZÃO vale:6,5 x 242 = 1 573 cm³/s = 1 573/1 000 = 1,573 l/s.Boa sorte.
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