Dinâmica dos Fluidos

Universidade Federal Rural do Semi‐Árido – UFERSA Pro‐Reitoria de Graduação – PROGRAD Curso: Ciência e Tecnologia Disciplina: Ondas e Termodinâmica Professora: Subênia Medeiros Dinâmica dos Fluidos 1. Fazendo um extra, você foi solicitado a transportar uma barra de ferro de 85,80 cm de comprimento e 2,85 cm de diâmetro de um depósito até um mecânico. Você precisará usar um carrinho de mão? (Para responder, calcule o peso da barra.) 2. Duas esferas uniformes, uma de chumbo e outra de alumínio, possuem a mesma massa. Qual é a razão entre o raio da esfera de alumínio e o raio da esfera de chumbo? 3. Calcule a diferença hidrostática entre a pressão sanguínea no cérebro e no pé de uma pessoa que tem 1,83 m de altura. A densidade do sangue é 1,06 × 103 kg/m3. 4. Um tubo de plástico na figura abaixo tem uma área de seção transversal de 5,00 cm3. O tubo é preenchido com água até que o braço menor (de comprimento d = 0,800 m) esteja cheio.Então, o braço menor é tampado e mais água é gradualmente derramada no braço longo. Se a tampa no braço menos é disparada quando uma força sobre ela excede 9,80 N, que altura total da coluna de água no braço maior deixa a tampa na iminência de ser disparada? d 5. Dois vasos cilíndricos idênticos com suas bases em um mesmo nível contêm um líquido de densidade 1,30 × 103 kg/m3. A área de cada base é 4,00 cm2, mas em um dos vasos a altura do líquido é 0,854 m e no outro ela vale 1,560 m. Os vasos são, então, conectados. Determine o trabalho realizado pela força gravitacional quando os níveis do líquido forem igualados. 6. Qual seria a altura da atmosfera se a densidade do ar (a) fosse uniforme e (b) decrescesse linearmente até zero com a altura? Suponha que no nível do mar a pressão do ar é 1,0 atm e que a densidade do ar é 1,3 kg/m3. 7. Na figura abaixo, uma mola de constante elástica 3,00 × 104 N/m está entre uma viga rígida e o pistom de saída de um elevador hidráulico. Um recipiente vazio de massa desprezível está sobre o pistom de entrada. O pistom de entrada tem área AE e o pistom de saída tem área 18,0 AE. Inicialmente a mola está em seu comprimento de repouso. Quantos quilogramas de areia devem ser derramados (lentamente) no recipiente para que a mola seja comprimida de 5,00 cm? Viga Recipiente Mola 8. Na figura abaixo um cubo de lado L = 0,600 m e 450 kg de massa é suspenso por uma corda em um tanque aberto preenchido com um líquido de densidade 1030 kg/m3. Encontre (a) a força total para baixo sobre o topo do cubo exercido pelo líquido e pela atmosfera, supondo que a pressão atmosférica é de 1,00 atm, (b) o módulo da força total para cima que atua no fundo do cubo, e (c) a tensão na corda. (d) Calcule o módulo do empuxo usando o princípio de Arquimedes. Que relação existe entre todas essas grandezas? L/2 L 9. Um bloco de madeira cúbico com aresta de 10,0 cm flutua sobre uma interface entre uma camada de água e uma camada de óleo, com sua base situada 1,50 cm abaixo da superfície livre do óleo. A densidade do óleo é igual a 790 kg/m3. (a) Qual é a pressão manométrica na face superior do bloco? (b) Qual é a pressão manométrica na face inferior do bloco? (c) Quais são a massa e a densidade do bloco? Óleo 10,0 cm Madeira 10,0 cm Água 10.Uma mangueira de jardim com diâmetro interno de 1,90 cm está conectada a um irrigador de gramado que consiste meramente em um recipiente com 24 furos, cada um com 0,13 cm de diâmetro. Se a água tem na mangueira uma velocidade de 0,91 m/s, a que velocidade ela deixa os furos do irrigador? 11.A água em um subsolo inundado é bombeada em estado estacionário a uma velocidade de 5,0 m/s através de uma mangueira uniforme de 1,0 cm de raio. A mangueira passa através de uma janela 3,0 m acima da linha d’água. Qual é a potência da bomba? 12.Um pequeno orifício circular com diâmetro igual a 6,0 mm é cortado na superfície lateral de um grande tanque de água, a uma profundidade de 14,0 m abaixo da superfície da água. O topo do tanque está aberto para a atmosfera. Ache (a) a velocidade do fluxo de água; (b) o volume de água descarregado por segundo. 13. Em um ponto em um encanamento a velocidade da água é 3,0 m/s e a pressão manométrica é igual a 5,0 × 104 Pa. Calcule a pressão manométrica em um segundo ponto do encanamento, 11,0 m abaixo do primeiro, sabendo que o diâmetro do cano no segundo ponto é igual ao dobro do diâmetro do primeiro. 3
14.Um líquido de densidade 900 kg/m escoa através de um tubo horizontal que tem uma área de seção transversal 1,90 × 10‐2 m2 na região A e uma área de seção transversal 9,50 × 10‐2 m2 na região B. A diferença de pressão entre as duas regiões é 7,20 × 103 Pa. Quais são (a) a vazão e (b) a vazão de massa?