Universidade Federal de Campina Grande Curso: Engenharia

Universidade Federal de Campina Grande
Curso: Engenharia Elétrica
Semestre: 2012.1
Disciplina: Fenômenos de Transporte
Professor: Carlos de Oliveira Galvão
Aluno: ___________________________________________ Matrícula: ____________
Exercícios Propostos – Capítulo 1 e 2
1. Um fluido apresenta a variação de volume de 60 litros correspondente a um acréscimo de pressão
de 5 x 104 KN/m2. Calcule o volume inicial do fluido. (Kfluido= 1,5 GPa). (Resposta 1,8 m³)
2. Um cilindro de aço de 25 mm de diâmetro e 30 cm de altura cai sob a ação do peso próprio, com
velocidade constante de 0,15 m/s, por dentro de um tubo ligeiramente maior. Existe uma película
de óleo de rícino, com espessura constante, entre o cilindro e o tubo. Determinar a espessura
dessa camada de óleo considerando uma temperatura de 40 oC. daço = 7,85; (óleorícinoa40oC=
0,28N.s/m2). (Resposta 8,57 x 10-5 m)
3.
Um viscosímetro é formado por dois cilindros concêntricos,
conforme indica a figura. Para pequenas folgas, pode-se supor
um perfil de velocidades linear no líquido que preenche o
espaço anular. O cilindro interno tem 75 mm de diâmetro e 150
mm de altura, sendo a folga para o cilindro externo de 0,02 mm.
Um torque de 0,021 N.m é necessário para girar o cilindro
interno a 100 rpm. Determine a viscosidade dinâmica do líquido
na folga do viscosímetro (Bistafa). (Resposta 8,07 x 10-4 N.s/m²)
4. Uma pressão de 1,03 MPa aplicada a 283 l de um líquido causa uma redução do volume de 0,57 l.
Calcule o módulo de elasticidade volumétrica no SI. (Resposta 511 MPa)
5. Ao passar de um local onde g1 = 9,78 m /s2 para outro local onde g2 = 9,82 m /s2 , um líquido
experimenta um acréscimo de peso igual a 0,12 N. Calcule a massa deste líquido. (Resposta 3 kg)
6. Sendo k= 2,2 GPa o módulo de elasticidade volumétrica da água, qual a pressão necessária para
reduzir seu volume a 0,5% ? (Resposta 11MPa)
7. Um placa quadrada de 1 m2 de área desliza sobre um plano inclinado à 23° . Entre a placa e o plano
existe uma película de óleo de 1,25 mm de espessura. Considerando a velocidade da placa de 0,2
m/s e seu peso 250 N, calcule a viscosidade do óleo. (Resposta 0,61 N.s/m²)
8. Se um certo líquido tem uma viscosidade de 0,0479 Ns/ m2 e uma viscosidade cinemática de
0,0000034 m2/ s, qual é o valor de sua densidade? (Resposta d=14,11 para T=20°C)
9. O peso de um pacote de farinha de 20N, ao nível do mar, caracteriza uma força ou a massa da
farinha? Qual a massa da farinha? Quais são o peso e a massa da farinha num local onde g é igual a
1/7 da aceleração normal da terra? (Respostas: Caracteriza uma força; m=2,04 kg; Para um peso
de 20 N a massa seria igual a 14,28 kg e para uma massa de 2,04 kg, o peso seria 2,86N)
10. Calcular a força P que deve ser aplicado no êmbolo menor da prensa hidráulica da figura abaixo,
para equilibrar a carga de 43 KN colocada no êmbolo maior. Os cilindros estão cheios de um óleo
com densidade 0,75 e as seções dos êmbolos são, respectivamente, 40 e 4000 cm2. (Resposta
418,23 N)
11. Se a pressão manométrica num tanque com óleo (d = 0,8) é de 0,412 MPa, qual a altura da carga
equivalente:
a) em metros desse óleo; (Resposta 52,52 móleo)
b) em metros de coluna de água; (Resposta 42,02 mH2O)
c) em milímetros de mercúrio(d= 13,6). (Resposta 3,09 x 10-3 mmHg)
12. Um barômetro de mercúrio marca 735 mm. Ao mesmo tempo, outro, no alto de uma montanha,
marca 590 mm. Supondo o peso específico do ar constante e igual a 1,125 kgf/m 3, qual será a
diferença de altitude? (Resposta 8,24 m)
13. Uma bucha metálica pode correr circundando um eixo, também metálico, cuja superfície foi
lubrificada com um fluido newtoniano. Ao se aplicar uma força F1 de 441,3 N à bucha, ela desliza
com velocidade V0 = 0,60 m/s. Se fosse aplicada uma força de F2 DE 1,324 kN, com que velocidade
a bucha deslizaria? (Resposta 1,8 m/s)
14. Uma placa móvel desloca-se sobre outra fixa com velocidade de v= 5 mm/s. Qual deve ser a
distância entre as placas, sabendo-se que o fluido que preenche o espaço entre as placas tem
coeficiente de viscosidade dinâmica de 2x10–3 Pa.s e que a tensão de cisalhamento que provoca o
movimento é igual a 5x10–3 Pa? (Resposta 0,002 m)
15. No espaço entre um eixo e uma bucha concêntricos, existe um fluido newtoniano. Quando uma
força de 500 N paralela ao eixo é aplicada à bucha, esta adquire uma velocidade de 1 m/s. Se uma
força de 1500 N for aplicada, qual a velocidade que a bucha irá adquirir? A temperatura do fluido
permanece constante. (Resposta 3 m/s)
16. Uma placa, que dista 0,5 mm de uma placa fixa, move-se a 0,25 m/s e necessita de uma força por
unidade de área de 2 N/m² para manter a velocidade constante. Determinar a viscosidade da
substância entre as placas. (Resposta 0,004 N.s/m²)
17. Determinar a viscosidade do fluido entre o eixo e a bucha da figura abaixo. (Resposta 2,38 x 10-2
lb.s/ft²)
18. Um volante pesando 600 N tem raio de giração de 300 mm. Girando a 600 rpm, sua rotação é
reduzida de 1 rpm/s devido a viscosidade de ume fluido entre o eixo e o mancal. O comprimento
do mancal é 50 mm, o diâmetro do eixo 20 mm e a folga radial, 0,05 mm. Determinar a viscosidade
do fluido. (Resposta 1,47 N.s/m²)
19. Um pistão de 50,00 mm de diâmetro se movimenta no interior de um cilindro de 50,10 mm de
diâmetro. Determinar o decréscimo percentual da força necessária para movimentar o pistão
quando o lubrificante se aquece de 0° a 120° C. Adotar a viscosidade do óleo cru. (Resposta 88,8%)
20. Um corpo pesando 530 N com uma superfície plana de 0,19 m² desliza sobre um plano inclinado
lubrificado que faz um ângulo de 30° com a horizontal. Para uma viscosidade de 0,1 N.s/m² e
velocidade do corpo de 0,91 m/s, determinar a espessura da película lubrificante. (Resposta 6,52 x
10-5 m)
21. Um gás de massa molecular 28 tem um volume de 0,085 m³ à pressão de 0,096 MPa e
temperatura de 60° C. Quais são seus volume e peso específicos? (Resposta 300 MPa)
22. Um quilograma de hidrogênio está confinado num volume de 150 l a -40° C. Qual a pressão?
(Resposta 6,4 MPa)
23. Calcular a pressão em A, B, C e D nas figuras abaixo (1ft = 0,3 m). (Respostas: (Para Tágua=15°C) I)
PA=11,95 Pa, PB=2,94 kPa, PC=2,94 kPa e PD=-17,83kPa; II) PA=-5,88 kPa, PB=5,88 kPa, PC=5,88
kPa e PD=22,65 kPa)
24. Para ar à temperatura constante de 0° C, determinar a pressão e a massa específica a 3.000 m
quando a pressão for 0,1 Mpa abs. ao nível do mar. (Resposta 68,36 kPa)
25. Expressar 3 atm em metros de coluna d’água na escala efetiva. O barômetro indica 750 mm.
(Resposta 20,83 m)
26. Para uma leitura h = 0,508 m na figura abaixo, determinar a pressão em A. O líquido tem
densidade 1,9. (Resposta 9,46 KPa)
27. Determinar a leitura h na figura abaixo para pA= 30 kPa de vácuo se o líquido for querosene com d
= 0,83. (Resposta 3,68 m)
28. Na figura abaixo, se o fluido é água, h = 0,15 m e a leitura barométrica 0,74 m, determinar pA em
metros de água na escala absoluta. (Resposta 0,89 m)
29. Na figura abaixo d1= 1, d2= 0,95, d3= 1, h1= h2 = 280 mm e h3= 1m. Determinar pA – pB em metros
de água. E determinar o desnível h2 no manômetro se pA – pB= -0,35 m H2O. (Resposta -0,454
mH2O)
30. Na figura abaixo d1 = d3 = 0,83, d2 = 13,6, h1 = 150 mm, h2 = 70 mm, h3 = 120 mm. a) Determine pA
se pB = 0,068 MPa. b) Se pA = 0,138 MPa e a leitura barométrica for 720 mm, determine pB em
metros de água na escala efetiva. c) Determine o desnível h2 no manômetro, se pA = pB. (Respostas
a) 7,86 mH2O; b) 3,35 mH2O; e c) 0,0018 m)
31. Na figura seguinte, A contém água e o fluido manométrico tem densidade 2,94. Quando o menisco
coincide com o zero da escala, pA = 90 mm de água. Determinar a leitura do menisco da direita
quando pA = 8kPa sem nenhum ajuste do tubo em U ou da escala. (Resposta 386,69 mm)
32. O recipiente cilíndrico da figura abaixo pesa 400 N quando vazio. Se for preenchido com água e
suportado pelo pistão, qual será a força exercida pela água no topo do mesmo? (Resposta 5,3 N)
33. Uma superfície vertical com formato de triângulo retângulo tem um dos vértices coincidindo com a
superfície livre de um líquido (figura abaixo). Determinar a força que age numa das faces: a) por
integração, b) por fórmula e c) determinar o momento da força que age numa das faces da
superfície ABC, em relação ao eixo AB. ɣ = 9000 N/m³. (Resposta a) F=(ɣbh²)/3; b) F=(ɣbh²)/3 e c)
2000b²h² Nm)
34. Calcular a força exercida pela água numa das faces da coroa circular vertical da figura abaixo.
(Resposta 46284,32 N)
35. Determinar o momento que deve ser aplicado em A na figura seguinte para que a comporta
permaneça em equilíbrio. (Resposta M=26,97x10³ lbf.ft)
36. Se houver água até o nível A do outro lado da comporta (mesma figura da questão acima),
determinar a força resultante e sua linha de ação devida à água em ambos os lados. (Resposta
5990,4 lb e 3 ft)
37. O eixo da comporta romperá quando sujeito a um momento de 145 kN.m. Determinar o nível
máximo h do líquido. (Resposta h=2,58 m)
38. Calcular a força F necessária para abrir ou manter fechada a comporta de figura, quando R = 0,46
m.