1a Lista Mec Fluidos 2014-2
-
Upload
felipe-di-napoli-garcia -
Category
Documents
-
view
394 -
download
2
description
Transcript of 1a Lista Mec Fluidos 2014-2
![Page 1: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/1.jpg)
Universidade Federal do Rio de Janeiro Mecânica dos Fluidos
Professor: Eduardo Braga
Lista 1
1) Defina fluido. Diferencie fluido e sólido. Qual a diferença entre um fluido real e ideal?
2) Defina fluido Newtoniano. Qual a diferença para os não-Newtonianos? Exemplifique graficamente.
3) O que são fluidos compressíveis e incompressíveis? O que diz o número de Mach?
4) Explique o que significa o número de Reynolds.
5) A figura a seguir mostra o esquema de um escoamento de água entre duas placas planas horizontais de grandes
dimensões e separadas por uma distância d pequena. A placa inferior permanece em repouso, enquanto a placa superior
está em movimento com velocidade Vx constante, de forma que resulta uma distribuição linear de velocidade de
escoamento da água. Sendo a viscosidade da água µ = 0,001 Pa.s, determine:
a) o gradiente de velocidade de escoamento; e
b) a tensão de cisalhamento na placa superior.
6) Considere a figura do problema anterior. Se, no lugar da água, existe um óleo e se é necessária uma tensão cisalhante
de 40 Pa para que a velocidade da placa permaneça constante, determine a viscosidade dinâmica desse óleo.
7) A figura a seguir mostra um esquema da distribuição de velocidade para um escoamento laminar de um fluido
newtoniano, plenamente desenvolvido, em um duto de seção circular de diâmetro constante , dada por
2
max 1R
rVrVz
onde, Vmax é a velocidade máxima do perfil (distribuição), que ocorre no centro da seção, e R é o raio interno do duto.
Sendo µ a viscosidade dinâmica do fluido, determine:
a) a distribuição de tensões de cisalhamento τrz no escoamento;
b) a força por unidade de comprimento que o escoamento exerce sobre a parede do duto.
8) Na tubulação convergente da figura, calcule a vazão em volume e a velocidade na seção 2 sabendo que o fluido é
incompressível.
9) Água escoa em regime permanente no duto de seção circular mostrado na Figura abaixo com uma taxa de massa m` =
50 kg/s. Sendo ρ = 1000 kg/m3 a massa específica da água, determine a vazão do escoamento e as velocidades médias nas
seções (1) e (2).
![Page 2: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/2.jpg)
10) A figura mostra um tanque de gasolina com infiltração de água. Se a densidade da gasolina é 680 kg/m3, determine a
pressão no fundo do tanque sabendo que a densidade da água é de 1 g/cm3. Dado: g = 10 m/s
2.
11) A água de um lago localizado em uma região montanhosa apresenta uma profundidade máxima de 40 m. Se a pressão
barométrica local é 598 mmHg, determine a pressão absoluta na região mais profunda. (ρH2O=1 g/cm3 e g = 10 m/s
2)
12) Um tanque fechado contém ar comprimido e um óleo que apresenta densidade 0,9 g/cm3. O fluido utilizado no
manômetro em “U” conectado ao tanque é mercúrio (densidade 13600 kg/m3). Se h1 = 914 mm, h2 = 152 mm e h3 = 229
mm, determine a leitura do manômetro localizado no topo do tanque.
13) No piezômetro mostrado na figura a seguir, o fluido 1 tem peso específico (γ = ρ.g) γ1 = 800 kgf/m2 e o fluido 2 tem
γ2 = 1700 kgf/m2. Sabendo que L1 = 20 cm, L2 = 15 cm e α = 30
0, calcule a pressão manométrica e a pressão absoluta no
ponto P1.
14) figura mostra um tanque fechado que contém água. O manômetro indica que a pressão do ar é 48,3 kPa. Determine :
a) a altura h da coluna aberta;
b) a pressão no fundo do tanque;
c) a pressão absoluta do ar no topo do tanque se a pressão atmosférica for 101,13 kPa
15) A figura abaixo mostra um esquema de um recipiente pressurizado contendo água, com um manômetro de tubo em U
conectado na altura do ponto A. Determine a pressão existente no ponto A.
![Page 3: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/3.jpg)
16) Determine a pressão relativa no ponto A na água contida na câmara pressurizada mostrada no esquema da figura
abaixo. Considere que: ρA=1000kg/m3, ρm=13,6.ρA, g=9,8 m/s
2, h1=20 cm, h2=15 cm e h3= 30 cm.
17) Qual a pressão absoluta do ar dentro do tubo nas seguintes condições: Considere a densidade do óleo como sendo
700kg/m3, a densidade do Hg (mercúrio) como sendo 13600kg/m
3. A constante de aceleração gravitacional é 9,81m/s
2 e a
pressão atmosférica é a padrão 100000 pascals.
18) Consideremos o escoamento laminar permanente de um fluido de densidade constante ρ e viscosidade µ em um tubo
vertical de comprimento L e raio R. O líquido escoa para baixo sobre a influência de uma diferença de pressão e da
gravidade. O sistema de coordenadas é mostrado na figura a seguir. Supomos que o comprimento do tubo é muito grande
quando comparado ao raio do tubo, de modo que os efeitos de extremidade serão pouco importantes na maior parte do
tubo.
Determine: os perfis de tensão e velocidade, a velocidade média e máxima do fluido no tubo, a vazão volumétrica e a
força que o fluido exerce sobre as paredes do tubo.
![Page 4: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/4.jpg)
19) Um fluido newtoniano escoa em regime laminar em uma fenda estreita formada por duas paredes paralelas separadas
por um distância 2B, como mostra a figura a seguir. Desprezando os efeitos de borda, obtenha as seguintes expressões
para as distribuições dos fluxos de momento e velocidade. Determine a razão entre a velocidade média e a velocidade
máxima, <vz>/vz,max. Obtenha também a expressão para a vazão mássica (equação de Hagen-Poiseuille).
20) No arranjo e condições a seguir, determinar a pressão, em psia, no recipiente I, sabendo-se que a pressão atmosférica
local é igual a 30 in de Hg de água.
21) O recipiente ilustrado na figura abaixo contém água, ar e óleo de densidade 0,75 g/cm3. Quais são os valores das
pressões nos pontos A, B, C e D, expressas em metros de tetracloreto de carbono (=1,6 g/cm3), sabendo-se que a pressão
atmosférica local é de 14,25 psia.
![Page 5: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/5.jpg)
22) Determine as alturas h1, h2 e h3 nas colunas da figura abaixo, sabendo-se que a pressão atmosférica local é de 12,23
psia.
Dados: h4=6ft; h5=18ft; h6=30ft
23) Dado o campo de velocidades bidimensional ⃑ ⃑⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑⃑. Determinar a aceleração do fluido no ponto (2,2,0).
24) Água escoa através de um tubo de diâmetro igual a 5ft com o seguinte perfil de velocidades: com em
ft/s. Após uma redução na seção transversal, ela passa a escoar num tubo de 1 ft de diâmetro. Calcular a velocidade média
no tubo de menor diâmetro.
25) Águam a 10ft3/s entra em um duto retangular, o qual tem duas faces porosas (vide figura abaixo). Água também entra
pela face superior e sai pela face lateral, segundo os perfis indicados na figura, que são parabólico e linear,
respectivamente. Qual é a velocidade média da água que deixa o duto, se seu comprimento é de 1,0 ft e a área de sua
seção reta é 0,1 ft2?
26) Água entra num tubo de 10 cm de diâmetro, com uma velocidade média de 1 cm/s. A parede do tubo é porosa com
permeabilidade crescente ao longo do seu comprimento, o que proporciona uma descarga através da mesma seguindo um
perfil linear de velocidades, como indicado na figura abaixo. Calcular a velocidade média <v2> de saída da água.
![Page 6: 1a Lista Mec Fluidos 2014-2](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022072106/563dbb8a550346aa9aae0ba1/html5/thumbnails/6.jpg)
Respostas:
5) a-
;b-
6) oleo=0,2s-1
7) a-
; b-
8) V2=10m/s
9) Q=0,05 m3/s
10) PMAN=44 kPa
11) Pabs= 4,73 atm
12) Par=21119 Pa
13) PMan=207,5 Kgf/m2; Pabs=10546,27 Kgf/m
2
14) a- h=5,53m; b- Pfundo=60060Pa;c- Pabs= 149620 Pa
15)
16) Pa=20972 Pa
17) Par=152868 Pa
19)
(
) ( (
) );
;
(
)
20) 15,3 psia
21) Pa=7,02m CCl4, Pb= 6,07 m CCl4, Pc=6,07 m CCl4, Pd=5,36 m CCl4
22) h1=22,65ft; h2=21,25ft; h3=15,53ft
23) ⃑ ⃑⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑⃑
24) <v>=78,1 ft/s
25) <v>=85 ft/s
26) <v>=60 cm/s