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Atividade 4 - Fenômenos de Transporte

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Questões resolvidas

Prévia do material em texto

Uma canoa de alumínio se move horizontalmente ao longo da superfície de um lago a uma velocidade 
constante de 10 km/h. A temperatura da água do lago é de 20 ºC, especificamente naquela época do ano. O 
fundo da canoa tem 5 m de comprimento e é plano. A lagoa não apresenta ondas e a água somente é 
agitada pelos remos da canoa. Sabe-se que a viscosidade cinemática é igual a 1,407 x 10-5 
m/s, todavia, deseja-se saber se a camada limite no fundo da canoa possui um escoamento laminar ou 
turbulento devido a qual número de Reynolds? 
 
 
É preciso estudar o escoamento de água em uma válvula que alimenta uma tubulação. A válvula possui 
diâmetro de 305 mm. A vazão na válvula é de 1,7 m3/s e o fluido utilizado no modelo também é água na 
mesma temperatura da que escoa no protótipo. A semelhança entre o modelo e o protótipo é completa e o 
diâmetro da seção de alimentação no modelo é igual a 38,10 mm. Nesse sentido, a vazão de água no modelo 
um número entre: 
 
 
 
Leia o excerto a seguir. 
 
“O poder do uso da análise dimensional e da similaridade para suplementar a análise experimental 
pode ser ilustrado pelo fato de que os valores reais dos parâmetros dimensionais, como densidade 
ou velocidade, são irrelevantes. Desde que os ’s independentes sejam iguais entre si, a 
similaridade é atingida, mesmo que sejam usados fluidos diferentes”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc 
Graw Hill Editora, 2007. p. 242. 
 
A partir do exposto, sobre a teoria da similaridade, analise as asserções a seguir e a relação 
proposta entre elas. 
 
I. Pode-se testar um modelo de avião ou automóvel em um túnel de água. 
Pois: 
II. Se os ’s independentes obtidos no teste foram iguais entre si, o fluido não importa. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
 
Leia o excerto a seguir. 
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala de comprimento não 
for pequena, ou seja, se o modelo for relativamente grande. A seção de teste para grandes 
modelos também é grande e isso provoca o aumento dos custos do túnel de vento”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. São 
Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 377. 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para estudos de 
escoamentos, analise as afirmativas a seguir. 
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de escoamentos de corpos totalmente 
imersos em fluidos. 
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o protótipo e o modelo. 
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igual no modelo e no 
protótipo. 
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos imersos. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Leia o excerto a seguir. 
 
“Apesar da ideia geral que está por trás dos critérios de semelhança ser clara (nós simplesmente 
igualamos os termos ), não é sempre possível satisfazer todos os critérios conhecidos. Se um ou 
mais critérios de semelhança não forem satisfeitos, por exemplo, se , a 
equação não será verdadeira. Modelos em que uma ou mais condições de similaridade 
não são satisfeitas se denominam modelos distorcidos”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. São 
Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 371-372. 
 
 
A partir do exposto, sobre modelos distorcidos, analise as asserções a seguir e a relação proposta 
entre elas. 
 
I. Os modelos distorcidos são bastante utilizados. 
Pois: 
II. É muito difícil atender a todos os critérios de semelhança, ainda mais para escoamentos de rios 
e vertedouros. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
 
Em uma teoria, compreende-se a radiação como a propagação de ondas eletromagnéticas com as 
propriedades de uma onda, por exemplo, frequência e comprimento. Os raios gama, os raios X e a 
radiação ultravioleta (UV) que possuem pequeno comprimento de onda são de interesse dos 
físicos de alta energia e dos engenheiros nucleares, enquanto as micro-ondas e as ondas de rádio 
que possuem grandes comprimentos de onda são de interesse dos engenheiros da área elétrica. 
 
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos: Termodinâmica, Mecânica 
dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 
 
A respeito do exposto, especificamente sobre o espectro eletromagnético das ondas, verifica-se 
que ele está delineado na seguinte figura: 
 
 
 
Fonte: Moran et al. (2005, p. 514). 
Quanto ao espectro de radiação, analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) Os raios gama possuem o menor espectro de radiação. 
II. ( ) A radiação infravermelha possui um espectro de radiação maior do que a radiação 
ultravioleta. 
III. ( ) O raio-X possui o maior espectro de radiação. 
IV. ( ) A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é: violeta, azul, verde, amarelo e 
vermelho. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
 
É preciso prever o arrasto aerodinâmico de um automóvel esportivo. Essa previsão deve ser feita a 
50 km/h com temperatura de 25ºC. Assim, engenheiros automotivos desenvolveram um túnel de 
vento para testar um protótipo modelado em uma escala 1 : 4, conforme a figura a seguir. Esse 
túnel de vento está localizado em um prédio sem aquecimento. A temperatura do ar nesse túnel é 
de 5ºC. 
 
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 240). 
 
 
Sabe-se que o modelo é geometricamente similar ao protótipo. Além disso, é similar ao ar em 
relação à pressão atmosférica e a temperatura é igual a 25 ºC. Com isso, temos = 1,1849 
kg/m3 e = 1,89 x 10-5 kg/m.s. Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC, = 1,269 
kg/m3 e = 1,754 x 10-5 kg/m.s. Nesse sentido, a velocidade do vento que os engenheiros devem 
colocar no túnel para atingir a similaridade entre o modelo e o protótipo deverá ser um número 
entre: 
 
 
A figura a seguir ilustra que existe uma enorme distância entre a equação de Euler (que admite o 
deslizamento nas paredes) e a equação de Navier-Stokes (que mantém a condição de não 
escorregamento). Na parte “(a)” da figura, mostra-se essa distância e, na parte “(b)”, a camada 
limite é mostrada como a ponte que veio preencher a referida distância. 
 
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 445). 
 
A respeito da teoria da camada limite e dessa ilustração, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) A teoria da camada limite preenche o espaço entre a equação de Euler e a equação de Navier-
Stokes. 
II. ( ) As regiões denominadas escoamento sem viscosidade possuem número de Reynolds muito 
alto. 
III. ( ) Essa ilustração compara a equação de Euler e a equação de Navier-Stokes a duas 
montanhas. 
IV. ( ) A teoria da camada limite é comparada a uma ponte que diminui o espaço entre as duas 
equações citadas. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência 
correta. 
 
 
O problema da falta de acesso de água potável foi estudado por vários pesquisadores. Nesse 
contexto, um projeto vem se destacando por limpar a água de cisternas somente com a utilização 
da luz solar. As cisternas captam a água da chuva por meio de tubulações que utilizam telhados e 
calhas e, ao tomarem contato com esses elementos, verifica-se que a água limpa da chuva se 
contamina com os resíduos de poluição presentes nessas edificações. O processo para limpeza da 
água da cisterna consiste em expor à intensa luz solar, por meio de um recipiente de alumínio, a 
água captada pela cisterna. Como o semiárido nordestino apresenta um intenso índice de radiação 
solar, essa radiação purifica a água, eliminando a sujeira que poderia ter. 
 
Referente ao exposto, sobre o uso da luz solar para purificara água, analise as asserções a seguir 
e a relação proposta entre elas. 
 
I. Esse processo funciona devido à luz solar que pode ser utilizada para purificar a água. 
Pois: 
II. Quando expomos essa água à luz solar, ela se aquece devido à radiação emitida pelo sol. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
Leia o excerto a seguir. 
 
“A Lei de Fourier é oriunda da observação fenomenológica, ou seja, ela foi desenvolvida a partir de 
fenômenos observados: a generalização de evidências experimentais exaustivas, ao invés da 
dedução a partir de princípios gerais. Essa lei define a propriedade do material que se denomina 
condutividade térmica”. 
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos: Termodinâmica, Mecânica 
dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005. p. 402. 
Alguns valores tabelados dessa propriedade estão mostrados na seguinte figura: 
 
Fonte: Moran et al. (2005, p. 402). 
A respeito da condutividade térmica, analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) As maiores condutividades térmicas são apresentadas pelos metais puros. 
II. ( ) O hidrogênio possui uma maior condutividade térmica do que o dióxido de carbono. 
III. ( ) O mercúrio possui uma menor condutividade térmica do que a água. 
IV. ( ) Os sólidos não metálicos apresentam menor condutividade térmica do que os gases. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

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