A-Primeira-Lista

Primeira lista de exercícios
Mecânica dos Fluidos
TM-240 (turma B)
Prof. Marcos C. Campos
Cap. 2 – Conceitos fundamentais
1)
O espaço anular formado entre dois cilindros concêntricos, com
comprimento igual a 0,15 m, está preenchido com glicerina.
Os diâmetros dos cilindros interno e externo são iguais a 152,4
e 157,5 mm. Determine o torque e a potência necessária para manter o
cilindro interno girando a 180 RPM.
Admita que o cilindro externo é imóvel e que a distribuição de
velocidade no escoamento de glicerina é linear.
  0,41 [N.s / m2 ]
2)
A figura mostra um recipiente
composto
por
duas
cascas
hemisféricas aparafusadas e que é
suportado por um cabo.
O conjunto mostrado pesa
1780 N e está cheio com mercúrio. O
topo do recipiente é ventilado.
Se
os oito parafusos de
fixação
estão
montados
simetricamente
ao
longo
da
circunferência, qual é a força vertical
que atua em cada um dos parafusos ?
Cap. 3 – Estática dos fluidos
3)
Os manômetros do tipo
Bourdon são muito utilizados
nas medições de pressão.
O manômetro conectado ao tanque mostrado na figura
indica que a pressão é igual a
34,5 kPa.
Determine a pressão
absoluta no ar contido no tanque
sabendo
que
a
pressão
atmosférica local é 101,3 kPa.
4)
A figura mostra um manômetro de coluna conectado a um
tanque pressurizado.
Sabendo que a pressão do ar contido no tanque é 13,8 kPa,
determine a leitura diferencial h, no manômetro.
5)
A figura mostra um cilindro,
com diâmetro igual a 0,1 m, que
contém ar e água. A placa inferior
não está presa ao cilindro e
apresenta massa desprezível.
A força necessária para
separar a placa do cilindro foi
medida e é igual a 20 N. Nestas
condições, determine a pressão no
ar contido no cilindro.
6)
A figura mostra uma
comporta rígida (OAB), articulada
em O, e que repousa sobre um
suporte (B).
Qual é o módulo
mínima
força
horizontal
necessária
para
manter
comporta fechada ?
da
P
a
Admita que a largura da
comporta é igual a 3 m e despreze
tanto o peso da comporta quanto o
atrito na articulação.
Observe que a superfície
externa da comporta está exposta
a atmosfera.
7)
A estrutura em L mostrada na figura apresenta largura de 1,22 m
e pode girar livremente em torno da articulação O indicada.
A porção horizontal da estrutura cobre um tubo utilizado para
drenar o tanque. O diâmetro deste tubo é 0,31 m. e, na condição
mostrada na figura, está ocupado com ar atmosférico.
Sabendo que a
massa da estrutura é
desprezível, determine
a altura mínima da
superfície livre da água,
h, para que a água
escoe pelo dreno.
8)
A
barra
de
madeira
homogênea da figura possui seção
transversal de 0,15 por 0,35 m.
Determine o peso específico da
madeira e a tensão no cabo
mostrado.
9)
O densímetro mostrado
na figura possui massa igual a 45
g e a seção transversal da haste
igual a 290 mm2. Determine a
distância entre as graduações na
haste referentes as densidades
1,0 e 0,9.
10)
A figura mostra o esboço de uma comporta (3m. de largura e
1,5 m. de altura) que pesa 890 N e está articulada no ponto A.
A comporta é mantida na posição mostrada através de uma
barra. Calcule a força na barra para sustentar a comporta na posição.
  60o
90 o
Cap. 4 – Equações na forma integral
(Conservação da massa e conservação da quantidade de movimento linear)
11)
A figura mostra o esboço de ejetor líquido-líquido. A área da
seção transversal do jato d´água é igual a 0,01 m2 e a velocidade média
do jato é 30 m/s. Este jato provoca o arrastamento de água que,
inicialmente, escoa pela seção anular do tubo.
A área da seção transversal do tubo é igual a 0,075 m2.
Determine a vazão de água que é arrastada pelo jato sabendo que a
velocidade do escoamento no tubo é uniforme e igual a 6 m/s a jusante
do ponto de descarga do jato.
12)
A figura mostra a confluência de dois rios. Os perfis de
velocidade nos dois rios a montante da confluência são uniformes e o
perfil de velocidade na seção a jusante da confluência não é uniforme.
Sabendo que a profundidade do rio formado é uniforme e igual a 1,83 m,
determine o valor de V.
13)
O compressor da figura é alimentado com 0,283 m3/s de ar na
condição padrão. O ar é descarregado do tanque através de uma
tubulação que possui diâmetro igual a 30,5 mm.
A velocidade e a massa específica do ar que escoa no tubo de
descarga são iguais a 213 m/s e 1,8 kg/m3 .
a) Determine a taxa de variação da massa de ar contido no
tanque em kg/s.
b) Determine a taxa média de variação da massa específica do
ar contido no tanque.
14)
Um jato d água, com diâmetro igual a 10 mm, incide sobre um
bloco que pesa 6 N no modo indicado na figura.
A espessura, largura e altura do bloco são, respectivamente, 15,
200 e 100 mm. Determine a vazão de água do jato necessária para tombar
o bloco.
15)
O bocal curvo mostrado na
figura está instalado em um tubo
vertical e descarrega água na
atmosfera. Quando a vazão é igual
a 0,1 m3/s a pressão relativa na
flange é 40 kPa.
Determine a componente
vertical da força necessária para
imobilizar o bocal. O peso do bocal
é 200 N e o volume interno do bocal
é 0,012 m3. O sentido da força
vertical é para cima ou para baixo?
16)
A propulsão dos “jet ski” é realizada por um jato d água
descarregado em alta velocidade.
Considere as condições operacionais indicadas na figura e
admita que os escoamentos nas seções de alimentação e descarga do
“jet ski” se comportem como jatos livres.
Determine a vazão de água bombeada para que o empuxo no
“jet ski” seja igual a 1.335 N.
Respostas:
1) PAT = -23,8 [W]
9) Dx = 17,2 [mm]
2) FP = 6.780 [N]
10) F = 9,7 [kN]
3) pAR = 132.811 [Pa]
11) Q = 0,15 [m3/s]
4) h = 0,095 [m]
12) V = 1,1 [m/s]
5) pAR = - 4.506 [Pa]
13) dm/dt = 0,085 [kg/s]
dr/dt = 0,15 [kg/m3/s]
6) P = 436 [kN]
7) hmín = 0,58 [m]
8) gmad = 6.272 [N/m3]
F = 823,2 [N]
14) Qmín = 2,65 x 10-4 [m3/s] = 0,265 [l/s]
15) F = 482 [N] (para cima)
16) Q = 0,11 [m3/s]