lista de exercício Mec dos fluidos 1

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Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr LISTA DE EXERCÍCIOS UNIDADE 01) A respeito das propriedades dos fluidos e da estática dos meios fluidos, julgue os itens a seguir com CERTO (C) ou ERRADO (E) e justifique. (E) Viscosidade é a propriedade que indica a dificuldade de um fluido em escoar, sendo proporcional à razão entre a força de cisalhamento e o gradiente de velocidade do fluido. R.: falso pois é proporcional a TENSÃO de cisalhamento. (E) Em um fluido newtoniano, a tensão de cisalhamento é proporcional à deformação do fluido. R.: Nos fluidos newtonianos a tensão é diretamente proporcional à taxa de deformação. (E) As viscosidades dos líquidos decrescem com o aumento da temperatura e são fortemente afetadas pelo aumento da pressão. R.: A viscosidade dos líquidos é muito pouco ou nada afetada pelo aumento da pressão, diferente da temperatura que essa sim afeta. (E) Escoamentos de líquidos podem sempre ser tratados como incompressíveis. R.: GERALMENTE tratamos como incompressíveis abaixo da velocidade Mach 0.3. (E) O entendimento das unidades de medidas de grandezas físicas é essencial para relacionamento entre grandezas. Dessa maneira, podemos afirmar que a relação entre viscosidade dinâmica (u) de um fluido e viscosidade cinemática (v) do mesmo fluido é dada pela expressão onde p é a massa específica do fluido. Considerando-se [v] em a unidade de viscosidade dinâmica mais coerente, pode ser dada por R.: A unidade correta é: ou [Pa.s].Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F IMPAVIDA UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte P E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 02) Uma placa de vidro quadrada de 0,6 m de lado desliza sobre um plano inclinado também de vidro. Sabendo-se que a placa pesa 30 N e que adquire uma velocidade constante de 5 cm/s, quando o plano tem inclinação de 30° em relação à horizontal, determinar a viscosidade dinâmica da película lubrificante de 0,1 mm, que está entre as 2 placas. F r = A P.cos60° 5cm/s 41,67 (0,0001 m) (0,05 m/s) = 03) Analise as duas situações a seguir e responda. a) Um tubo capilar com 0,05 mm de diâmetro interno é mergulhado numa cuba com glicerina, e a glicerina sobe 25,5 mm no tubo, qual é a sua tensão superficial? Dados: massa específica = 1260 ângulo h.p.g.R (2.5.10-5m) 2. 2. cos (0) b) Para o mesmo tubo capilar com diâmetro de 0,05 mm, qual seria a altura atingida no tubo se o líquido fosse mercúrio? Considerar tensão superficial de 0,5 N/m, massa específica = e ângulo = 140°. 2.o.cos0 2. cos (140°) = (2.5.10-5m) h = -0,223 m - Depressão capilar 04) Um mergulhador se encontra a 4,5m de profundidade no oceano. Qual a pressão absoluta que atua no corpo desse mergulhador? Considere: Po água = Patm = 101325 Pa. P = Patm + P = 101325 Pa + (4,5m) P = 101325 Pa + 44012Pa P = 145337 PaUniversidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 05) As estruturas apresentadas na figura estão cheias de água e seu peso específico é 1.000 As áreas das seções transversais indicadas (metade da altura) são e para as estruturas I, II e III, respectivamente. = E My E 2 II III Sabendo-se que a pressão relativa no ponto é 2.000 os valores das pressões relativas, em nos pontos e são, respectivamente: a) 400 e 333 b) 2000 e 2000 pois todos estão sob o mesmo valor da coluna de fluido. c) 5000 e 6000 d) 10000 e 12000 e) 10000 e 24000 06) Em uma oficina mecânica existe um elevador de carros que utiliza an comprimido, o qual exerce uma força num pistão de seção circular de raio de 4 cm. A pressão se transmite para um outro pistão maior, também de seção circular, mas de raio 20 cm. Assim, calcule: a) A força com que o an comprimido consegue erguer um carro de 16000N; F1 F2 F1 16000N = F1=640N A1 A2 TT. (0,04m)2 TT. (0,2m)2 b) A respectiva pressão exercida no interior do elevador hidráulico. P=P F 640 1 2 = A P = 127324 PaUniversidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 07) Na figura abaixo todos os fluidos estão a 20°C. Determine a diferença de Pressão (Pa) entre os pontos A e B. Querosene Ar Benzeno B A 40 cm 9 20 cm 14 cm 8 cm Mercúrio Água - - PA+ m - - m + m kg m = Pa 08) Qual é a pressão efetiva no tanque mostrado na figura abaixo? (o tanque contém ar). * Desprezando o efeito da coluna de ar Agua Ar PA Hg Hg PA=PB PAR = - - YHG + kg + kg m - - m kg PAR = 52385,4 Pa kPaUniversidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 09) Determinar a resultante P devido a ação da água na área AB retangular de 1m X 2m, indicada na figura abaixo. Qual o ponto de atuação? 1.0 m B Água A 20 F=PA y= (1m) + (1m). cos45° + (1m). cos45° 1,7 m F = (1,7m). (2m). (1m) N b. 1cg = 0,667 m4 12 12 0,667 m4 = = 1,89 m 10) A comporta B na Figura P2.72 tem 30 cm de altura, 60 cm de largura e é articulada no seu topo. Qual a profundidade h da água na qual terá início a abertura da comporta? = Água h Ar a 10 kPa B manométrica FAR = FAR = (0,3m). (0,6m) FAR = 1800N =(9810).(h-0,15m) = (0,3m).(0,6m) = 1762,2. h - 264,3Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr (0,6m). 12 (0,3m) 0,0075 (1800N). (0,15m) - - = h=1,12 = m Resposta encontrada por meio de 11) Qual força resultante que age na comporta AB que consiste em um quarto círculo. A largura é de 1,20 m. B Água A Fhorizontal = Fhorizontal = = (1,05m). (0,9m). (1,2m) Fhorizontal = 11124,54N F vertival = Peso do - Peso do 1/4 do círculo F vertival = (9810). (1,5m). - = 15892,2N - 7489N = 8403,2N Força Resultante = Força Resultante = (11124,54N)2 + (8403,2N)2 Força Resultante = NUniversidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 12) A cúpula hemisférica na Figura a seguir pesa 30kN e está cheia de água e presa ao piso por seis parafusos igualmente espaçados. Qual é a força exigida em cada parafuso para manter a cúpula fixa ao chão? Seis parafusos Água Resultante devido ao fluido (Fv) Água Para simplicar os cálculos, considera o volume de fluido fora da cúpula (região cilindrica azul) - o volume da cúpula (região rosa) Fv = - = - Fv = - 575177,5N Fv = 575,18N Fparafuso = Fparafuso = 95863N 6Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 13) Um paralelepípedo feito com um material de densidade 1,2 possui dimensões 1,00 m X 0,80 m X 0,20 m, é colocado na interface de dois líquidos, sendo um deles a água e o outro um líquido de densidade 2,0. Indique as dimensões m e n da figura. Água d=2.0 1m Ppp = g. (m). A + Plíquido. g. (n). A = (n) = m = n=0,8 0,64Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F IMPAVIDA P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr 14) peso aparente de um corpo pode ser definido como a diferença entre o seu peso e o empuxo por ele sofrido, ou seja, P aparente = P - Fe. peso aparente nos dá aquela sensação de alívio de peso quando estamos numa piscina ou na praia, por exemplo. A figura ilustra o peso aparente de um corpo mergulhado num fluido. Imagine um corpo com uma massa de aproximadamente 150 g e um volume de 19 completamente mergulhado na água. Calcule o seu peso e o seu peso aparente. P aparente Pesfera = m. g Pesfera = (0,15kg). Pesfera = 1,45N Fempuxo = Fempuxo = 0,186N Paparente = Pesfera - Fempuxo Paparente = 1,26N 15) Um pequeno bloco de alumínio foi erguido por um fio fino e mergulhado completamente num reservatório com água, como ilustra a figura abaixo. Através de uma balança, a massa medida para o bloco de alumínio foi de 800 g. Determine o valor da tensão no fio de sustentação do bloco de alumínio antes e após o mesmo ser mergulhado. Balança T, m.g m.g (a) (b)Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências U Departamento de Engenharia Civil e Ambiental F P UFPE Disciplina: Fenômenos de Transporte E - GRH Professor: Marcos Barbosa Silva Jr a) Bloco de alumínio suspenso por um fio fino e Phloco = = 7,85N Tfio = b) mergulhado completamente num reservatório com água, sendo a determinação da sua massa feita através da balança indicada na figura. Dados: Peso específico alumínio = 2,7. Pbloco = 785N = Vbloco = Fempuxo = Vdeslocado Fempuxo = Fempuxo = Fempuxo = N = Paparente = Pbloco - Fempuxo