Lista_de_exerccio_Unidade_01 (1)

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Universidade Federal do Maranhão -UFMA 
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia - CCET 
Coordenação de Engenharia Aeroespacial 
Mecânica dos Fluidos - CCCT0023 
Profª Msc. Fernanda Hellen de Souza Santos 
 
 
1ª Lista de exercício 
 
 
1. Determine o peso de um reservatório de óleo que possui uma massa de 825 
kg. Dado: g = 9,81 m/s² 
 
2. Se o reservatório do exemplo anterior tem um volume de 0,917 m3 
determine a massa específica e o peso específico do óleo. 
 
3. Se 6,0m3 de óleo pesam 47,0 kN determine o peso específico e a massa 
específica do fluido. 
 
4. Um fluido tem uma viscosidade dinâmica de 5x10-3 N.s/m2 e uma massa 
específica de 0,85 kg/dm3. Determinar a sua viscosidade cinemática. 
 
5. Considerando um perfil parabólico de velocidade V(y)= a + by2 determinar 
 
(a) O gradiente de velocidade 
(b) A tensão de cisalhamento em y=0 e em y= -100mm. 
 
6. Considere um fluido com viscosidade dinâmica igual a 8.0x10-3 kg/ms. 
 
 
O perfil de velocidade do escoamento de um óleo numa superfície sólida é 
dada por: U(y)= 2y2. Onde U(y) é o perfil de velocidade em m/s e y o 
afastamento da superfície em (m). O óleo apresenta viscosidade absoluta de 
2x10-3Pa.s. Determinar a tensão de cisalhamento a 20cm da superfície sólida. 
 
7. A distribuição de velocidades do escoamento de um fluido newtoniano num 
canal formado por duas placas paralelas e largas é dada pela equação, 
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8. onde V é a velocidade média. O fluido apresenta uma viscosidade dinâmica 
igual a 1,92 N.s/m2. Considerando que V=0,6m/s, h=5mm e y= -h, 
determinar: 
a) Tensão de cisalhamento na parede inferior do canal 
b) Tensão de cisalhamento que atua no plano central do canal. 
 
9. Duas placas planas paralelas estão situadas a 3 mm de distância. A placa 
superior move-se com velocidade de 4m/s, enquanto a inferior está imóvel. 
Considerando que um óleo (ν = 0,15 stokes e ρ = 905 kg/m3) ocupa o espaço 
entre elas, determinar a tensão de cisalhamento que agirá sobre o óleo. 
 
10. A janela de um escritório tem dimensões de 3,4 m por 2,1 m. Como resultado 
de uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora cai para 0,96 atm, mas a 
pressão dentro permanece 1,0 atm. Qual o valor da força, em kgf, que puxa a 
janela para fora? Use 1 kgf = 9,81 N (R. 2947,1kgf) 
 
11. Calcule a diferença de pressão hidrostática sanguínea entre o cérebro e o pé 
de uma pessoa de 1,83 m de altura em PSI. A densidade do sangue é 1,06 x 
103 kg/m3. 
Dado: 101230 Pa = 14,7 PSI (R. 2,76 PSI) 
 
12. A rede de esgotos de uma casa construída em uma ladeira está 8,2 m abaixo 
do nível da rua. Se o cano se encontra a 2,1 m abaixo do nível da rua, encontre 
a diferença de pressão mínima, em kgf/cm2, que deve ser criada pela bomba 
de recalque para puxar o esgoto de densidade média 900 kg/m3. 
Dado: 1,033Kgf/cm² = 101230 Pa (R. 0,55 kgf/cm²) 
 
13. Os pulmões humanos podem operar a uma diferença de pressão de até 1/20 
da pressão atmosférica. Se um mergulhador usar um respirador, a que 
distância abaixo da superfície ele pode nadar no mar? (R. 10,6 m) 
 
14. (a) Encontre o peso total da água em cima de um submarino nuclear, a uma 
profundidade de 200 m, supondo que seu casco (corte da seção transversal) 
tenha área de 3000 m2. (b) A que pressão da água um mergulhador estaria 
submetido a essa profundidade? Expresse sua resposta em atmosferas. Você 
acha que os ocupantes de um submarino danificado, a essa profundidade, 
poderiam escapar sem equipamento especial? Considere a densidade do 
líquido 1,03 g/cm3. (R. 6,1.109 N e 19,9 atm) 
 
15. Um gás está contido em um dispositivo vertical pistão-cilindro e sem atrito. 
O pistão tem massa de 4 kg e uma seção transversal de 35 cm2. Uma mola 
comprimida acima do pistão exerce uma força de 60 N sobre ele. Se a pressão 
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atmosférica for de 95 kPa, determine a pressão dentro do cilindro. (Resposta: 
123,4 kPa). 
 
 
 
16. Para a configuração mostrada na figura a seguir, calcule o peso do êmbolo se 
a leitura de pressão manométrica for de 70 kPa. Resposta: 61,6 kN. 
 
 
 
 
17. Determinar a diferença de pressão entre os tanques A e B da Figura abaixo: 
 Dados: ϒar = 11,8 N/m3 ; ϒágua = 9.810 N/m3 ; ϒHg = 132.800 N/m3. 
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18. Determine a pressão relativa no ponto A na água contida na câmara 
pressurizada mostrada no esquema abaixo. Considere que ρA = 1000 kg/m3, 
ρM = 13,6ρA, g = 9,8 m/s2, h1 = 20 cm, h2 = 15 cm e h3 = 30 cm. (R. 20,9KPa) 
 
 
 
19. Um recipiente cilíndrico cujo peso é de 79 N está invertido e imerso em uma 
bacia de água conforme ilustração na figura abaixo. Determine a diferença de 
altura “h” no manômetro e a força “F” necessária para manter o recipiente na 
posição ilustrada na figura 
 
Resposta: 9,5 cm e 59,7N 
 
20. A pressão sanguínea medida no antebraço de uma pessoa saudável deve ser 
próxima de 120 mmHg. Se conectarmos a veia em um braço de uma pessoa 
saudável a um tubo vertical, aberto a atmosfera, qual será a altura que o 
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sangue subirá no tubo? Considere que a massa específica do sangue é de 1050 
kg/m3 
Dados adicionais: ρHg = 13600 kg/m3, g = 9,8 m/s2. (R.1,55 m) 
 
 
21. A figura abaixo mostra ar contido num recipiente inicialmente a 100 °C. O ar 
é resfriado e a água do manômetro sobe 0,5 cm para dentro do recipiente. 
Determine a leitura inicial do manômetro (antes do ar se resfriado), a leitura 
final do manômetro (após resfriamento) e a temperatura final do ar 
(considere que o ar se comporta como um gás ideal, de modo que P1V1/T1 = 
P2V2/T2, onde T é dado em K e as pressões são absolutas). Dados: γágua = 
10000 N/m3, γHg = 136000 N/m3, Patm = 100 kPa, [K = °C + 273,15]. 
 
 
R: 25,2Kpa, 12,05Kpa, 44,12 °C 
 
22. Uma comporta plana, de espessura uniforme, suporta uma coluna de água 
conforme mostrado. Determine o peso mínimo da comporta necessário para 
mantê-la fechada. (R. W = 68⋅kN) 
 
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23. Uma sala no nível inferior de um navio de cruzeiro tem uma janela circular 
de 30 cm de diâmetro. Se o ponto médio da janela estiver 5 metros abaixo da 
superfície da água, determine a força hidroestática que age sobre a janela e 
centro de pressão tome a densidade relativa da água do mar como 1,025(R. 
3,47 kN; yR = 5,001 m.) 
Dado: Ixc = 3,98.10-4 
 
 
 
24. A comporta AB da figura a seguir, tem 2 m de diâmetro e gira em torno do 
eixo C, localizado a 40 mm abaixo do centro de gravidade. A que 
profundidade h pode subir a água, sem causar um momento de desequilíbrio 
em torno do eixo C? (R. h = 5,25 m). Dado: Ixc=0,785m4 
 
 
 
 
25. Calcule a força aplicada sobre uma placa retangular de 3,0 x 5,0 m2 integrada 
na parede de um reservatório contendo água, como mostra a figura. Localize 
o centro de aplicação. (R.: 828,1 kN, yR = 6,82 m) 
Dado: Ixc=31,25 m4 
 
 
 
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26. A superfície curva circular AB é um quarto de uma circunferência de raio 4 
ft. A largura do tanque é de 6 ft. Ache a força resultante total que age na 
superfície curva. Dado: γH2O = 62,4 lbf/ft3.(R.: FR= 22420,7 lbf) 
 
 
 
27. Um balão de ar quente (com a forma aproximada de uma esfera de 15 m de 
diâmetro) deve levantar voo com carga de 2670 N. Até que temperatura o ar 
deve ser aquecido de modo a possibilitar a decolagem? (R. 56 °C)