Mecânica dos fluidos **** Um pistão, com 11,9 cm de diâmetro e 15 cm de altura, move- se internamente a um cilindro de 12 cm de diâmetro interno. O óleo lubrificante colocado entre o pistão e o cilindro tem viscosidade 0,65 poise (Pa . s). Qual será a velocidade final com que descerá o pistão quando o cilindro e colocado na vertical, se o pistão pesasse 20N?
Situação exposta no enunciado.
Temos que, quando o pistão, que possui \(P = 20N\), desce sob ação gravitacional, causa o surgimento de atrito viscoso na camada fluida que separava o mesmo da camisa cilíndrica externa. Surge, então, um diagrama de velocidade linear (mais precisamente, triangular) no fluido.
Por equilíbrio, pode-se igualar o peso do cilindro com a força viscosa, isto é:
\(P = F_V\).
Por outro lado, temos que:
\(F_V = \tau * S_L\), onde:
\(S_L = \pi D_1 * h\) é a área lateral do pistão; e
\(P = \mu \dfrac{v}{\delta} \pi D_1 h\).
A situação, portanto, é esquematizada como a seguir:
Esquema da situação tratada.
Assim, temos que:
\(v = \dfrac{P \delta}{\pi \mu h D_1}\), sendo
\(\boxed{v =} \dfrac{20 * 0,0005}{\pi * 0,065 * 0,15 * 0,019} = \boxed{2,74m/s}\).
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