Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental (1º semestre, 3º ano) (Primeiro Exame, 1 de Fevereiro de 2014) Duração 2h30 horas. Justifique todas as respostas. Problema I (3 valores) A figura representa um reservatório de água com superfície livre e um tubo manométrico com mercúrio (massa volúmica de 13.6 *103kg/m3 e água com 103kg/m3). No fundo do reservatório existe um tampão que abre quando a força de pressão excede os 25 N. a) Quanto vale a altura H quando o tampão abre? (1.5 val) b) Quanto vale a altura h no manómetro de mercúrio (1.5 val) Problema II (6 valores) A Figura ao lado representa um escoamento entre duas placas planas distanciadas de z0 4cm . A profundidade medida na perpendicular ao papel é L 1m . O fluido (óleo, 900 kgm 3 e 3.2 * 10 4 m2 / s ) provém de um reservatório à esquerda e sai para a atmosfera. O perfil de velocidades evolui de um perfil tampão na entrada das placas para um perfil parabólico à saída u az( z0 z ) . Se U0 8cm / s calcule a) O caudal escoado (1 val) b) O valor da constante “a” na equação da velocidade à saída e a velocidade máxima na saída (1.5 val) c) O fluxo de quantidade de movimento na entrada e na saída (1.5 val) d) Se a pressão na secção de entrada for 10N/m-2 quanto vale a força de atrito exercida pelas placas (2 val). Problema III (8 valores) Considere a figura do problema II a) Desenhe uma linha de corrente que passa a meia distância entre a linha central e uma parede, tendo o cuidado de representar bem a distância da linha à parede. (2 val) b) Qual o sinal da aceleração de uma porção de fluido, ao longo da linha central? (1. val) c) Represente o perfil de tensão de corte na secção de saída (1. val) d) Represente a evolução da tensão de corte sobre a parede ao longo do escoamento? (2 val) e) Se a viscosidade do fluido fosse 10-4m2/s e a velocidade máxima fosse 0.2 m/s poderia fazer uma estimativa da tensão de corte na parede quando a distância entre as placas é de 4 cm? Essa estimativa é mais realista na entrada das placas ou na saída? A tensão real seria maior ou menor? (2 val) Problema IV (3 valores) A figura representa um jacto de água que descarrega para a atmosfera. Admitindo que as perdas de energia são desprezáveis e sabendo que a pressão na Secção 1 é 10 kPa, calcule: a) O caudal escoado (2 val) b) A altura H (1 val)