Engenharia do Ambiente Aluno: Mecânica dos Fluidos Ambiental Nome: Número: (1º semestre, 3º ano) (Duração 1h30. Responder nas folhas do Teste, 5 de Novembro de 2013) enunciado e justificar as respostas) Problema I A figura ao lado representa as linhas de corrente em torno de uma asa de avião. A B C a) Como classifica o escoamento em termos do número de dimensões? (2.0 val) b) Ordene os pontos A, B e C em termos de pressão? Algum deles terá pressão superior à atmosférica? (2.0 val) c) Atendendo à distância entre as linhas de corrente, indique como varia a aceleração do fluido ao longo da linha de corrente que passa pelo ponto B (3.0 val) Resolução a) O escoamento é bidimensional porque a velocidade varia em duas direcções do espaço. A velocidade tem das componentes e ambas variam em torno do corpo. b) A evolução da pressão é facilmente identificável pela curvatura das linhas de corrente porque longe do corpo a pressão é a atmosférica em todos os pontos. Do lado de cima do corpo a pressão aumenta para a pressão atmosférica porque a concavidade das linhas de corrente está virada para baixo e por isso a pressão em B é menor do que em A e esta é menor do que a pressão atmosférica. Pela mesma razão a pressão em C é maior do que a atmosférica e por isso maior do que a pressão em A. c) A aceleração do fluido é a taxa de aumento da velocidade. Quando as linhas se aproximam a velocidade aumenta porque o caudal entre duas linhas de corrente se mantém constante por a velocidade ser tangente a estas linhas. À medida que o fluido se aproxima do ponto B a velocidade vai aumentando porque as linhas se estão a aproximar e a aceleração é positiva. Deste ponto para jusante as linhas afastam-se e a velocidade diminui e a aceleração é negativa. Problema II Aluno Número: A figura ao lado representa um cilindro de madeira (massa volúmica 800 kg/m3) parcialmente imerso em água (massa volúmica 1000 kg/m3) com 60 cm de diâmetro e 1 m de profundidade na direcção do papel. a) Calcule a resultante horizontal e vertical das forças aplicadas, incluindo o peso (3.0 valores) b) Represente na figura as forças que utilizaria para calcular o momento que faz rodar o cilindro em torno do ponto C (3.0 val) Problema III Aluno Número: A figura ao lado representa uma roda de turbina tangencial com 1.2 m de diâmetro que gira a 200 rotações por minuto accionada por um jacto com velocidade de 45 m/s e 6 cm de diâmetro. A pá não deflecte completamente o jacto, o qual sai fazendo um ângulo de 15 graus com a direcção horizontal, como mostra a figura. a) Calcule o caudal do jacto e o fluxo de energia cinética (2.0 val) b) Calcule a força que o jacto exerce sobre a roda da turbina (3.0 valores) c) Calcule a potência fornecida à turbina e o rendimento deste sistema (2.0 valores)