Mecanica dos Fluidos - Questoes

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  • 7/21/2019 Mecanica dos Fluidos - Questoes

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    01) Mostre o comportamento dos fluidos no newtonianos e newtonianos atravs de um grfico deTenso de cisalhamento versus Taxa de deformao.

    02) No sistema de embreagem mostrado na figura abaixo, o torque transmitido atravs de uma

    pelcula de leo, com mm3 de espessura e viscosidade kg/(m.s)38 ,0

    , confinada entre doisdiscos idnticos com cm30 de dimetro. O torque transmitido permite o intercmbio de marchas e

    as alteraes de velocidade. Quando o eixo de acionamento tem rotao de rpm1450 , o eixo

    acionado gira a rpm1398 .

    a) Determine o torque transmitido para este caso. b) Deseja-se aumentar o torque transmitido atravs modificaes das caractersticas do fluido. Qual parmetro dever ser reavaliado? Explique. Quais as implicaes associadas.

    03) A viscosidade pode ser medida com um viscosmetro constitudo de dois cilindros concntricos

    de cm75 de comprimento. O dimetro externo do cilindro interno decm15 e a folga entre os doiscilindros de cm12 ,0 . O cilindro interno gira a rpm200 e o torque medido de m. N 8 ,0 .

    Determine a viscosidade do fluido.

    04) Dutos de transporte podem ser limpos passando-se por dentro deles um cilindro de dimetro justo chamado pig . O nome pig (porco, em ingls) vem do rudo agudo que ele faz quando percorreo interior do duto. O pig muito utilizado para limpar dutos industriais de cosmticos e bebidas.Considere um pig utilizado para limpar dutos de transporte de pasta de dentes. O pig possuidimetro de cm08 ,15 e seu comprimento de cm66 . Ele limpa um tubo de cm24 ,15 de dimetro

    velocidade de s / m2 ,1 . A folga entre o pig a e tubulao preenchida com glicerina a C 20 ,

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    kg/(m.s)49 ,1 . Qual a presso, em Pa , que deve ser impressa na base do pig para moviment-

    lo?

    05) A correia da figura abaixo se desloca a uma velocidade constanteV e desliza na parte superior

    de um tanque de leo de viscosidade , responsvel pela lubrificao e controle trmico da correia.Determine a potncia necessria para o acionamento da correia ( V F P ) se ela se move a

    s / m5 ,2 em leo SAE 30W a C 20 , com viscosidade kg/(m.s)29 ,0 . Dados: m2 L ,

    cm60b e cm3h .

    06) Um eixo de ponta cnica gira em um mancal cnico. A folga entre as duas peas preenchidacom leo pesado de viscosidade SAE 30 a C 30 de kg/(m.s)0,2 . Obtenha uma expresso

    algbrica para a tenso de cisalhamento que atua na superfcie do eixo cnico. Calcule o torqueviscoso que atua no eixo.

    07) Um disco de raio R gira a velocidade angular no interior de um reservatrio, em forma dedisco, cheio de leo com viscosidade , como mostra a figura. Deduza uma expresso para o

    torque viscoso no disco.

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    08) Prteses mecnicas so componentes utilizados para substituir membros amputados deindivduos e auxili-lo na execuo de movimentos comprometidos pela falta do membroamputado. Existem vrios tipos de prteses, podendo ser externas (braos, pernas, joelhos, etc.) ou

    internas, como as de anca. Um mdico prope uma prtese de perna que usa um joelho articuladoem um acoplamento cnico-cilndrico, como mostrado no esquema. A folga entre a parte mvel efixa do joelho lubrificado por um leo de viscosidade . Determine o mnimo torque que deve

    ser exercido pelo usurio para executar o movimento de rotao no joelho.

    09) Um cubo de arestab desliza com velocidade constante para baixo em uma parede longa, reta e

    inclinada sobre um filme fino de leo de espessurah. Considerando o peso do blocoW , encontreuma expresso para o perfil de velocidades no leo sob o bloco em termos das variveis fornecidas.

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    10) A presso da gua escoando atravs de um duto medida pelo dispositivo mostrado na figura

    abaixo. Para os valores dados, calcule a presso no duto. Dados: 3 gua m / N 9790 .

    11) O lado direito do manmetro da figura abaixo esta aberto aatm1 . Se kPa135 p A qual ocomprimento L? Dados: 3 Ar m / N 12 , 3 Mercrio m / N 133100 e 3 gua m / N 9790 .

    12) Na figura abaixo todos os fluidos esto a C 20 . Determine a diferena de presso, em Pa ,

    entre A e B. Dados: 3 Benzeno m / N 8640 , 3 Mercrio m / N 133100 , 3Querosene m / N 7885 ,3

    gua m / N 9790 e3

    Ar m / N 12

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    13) gua flui para baixo ao longo de um tubo inclinado deC 30 em relao horizontal. A

    diferena de presso )( B A p p causada parcialmente pela gravidade e parcialmente pelo atrito.

    Obtenha uma expresso algbrica para a diferena de presso. Determine a diferena de presso sem1,5 L e m0,15h .

    14) Determinar a leitura no manmetro inferior da cmara. Dados: 3 gua m / N 9790 ,

    3 Mercrio m / N 133100 , m2h1 , cm20h2 , kPa3 ,101 patm .

    15) Dois tanques de gua esto conectados entre si atravs de um manmetro de mercrio comtubos inclinados. Determine a diferena de presso entre os dois tanques.

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    16) Uma calha de gua de seo transversal semicircular com raio R consiste de duas partessimtricas com dobradias entre as partes inferiores. As duas partes so mantidas juntas por umcabo esticador colocado a cada3m ao longo do comprimento da calha. Determine a tenso em cadacabo quando a calha est cheia at a borda.

    17) Um tanque de gua de dimetro dem4 indicado na figura abaixo consiste em dois meios

    cilindros, cada um pesando m / kN 7 , aparafusados juntos atravs de 10 parafusos. Se o apoio das

    tampas em cada extremidade pesa m / kN 5 ,1 , determinar a fora induzida em cada parafuso.Dados: 3 gua m / N 9790 .

    17) A comporta AB da figura abaixo uma massa homognea de kg 180 , m2 ,1 de largura,

    articulada em A e esta apoiada sobre um fundo liso em B. Todos os fluidos esto a C 20 . Para qual

    profundidadeh da gua a fora no ponto B ser zero? Dado: 3Glicerina m / kN 36 ,12 e3

    gua m / kN 79 ,9 . Dica: O peso da comporta no pode ser desprezado.

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    18) Veneza, na Itlia, esta afundando lentamente, de maneira que agora, especialmente no inverno,as praas e caladas ficam inundadas durante as tempestades. A soluo proposta um diqueflutuante mostrado na figura seguinte. Quando cheio com ar, o dique se levanta bloqueia o mar. O

    dique tem m30 de altura, m5 de largura e m20 de profundidade. Considere uma massa especificauniforme de 3m / kg 300 quando flutuando. A diferena de altura entre o mar e o canal deve ser no

    mnimo de m1 . Para verificar se o dique proposto no ser completamente coberto pela agua do

    mar, necessrio avaliar para qual ngulo o dique flutua. Determine o ngulo para flutuao do

    dique. Dado: 3m / kN 05 ,10 . Dica: O peso do dique no pode ser desprezado.

    19) Na barragem indicada abaixo, a regio cilndrica tem dimetro dem3 . Sabendo que a barragemtem m10 de comprimento e que m6 h , determine o mdulo da fora vertical resultante da gua

    agindo sobre a barragem. Dados: 3 gua m / N 9790 , 60 .

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    20) Uma esfera de raio R , pesando N 1000 , fecha um furo de dimetro no fundo do tanque, como

    mostra a figura. Encontre a expresso para a fora necessria F para desalojar a esfera do furo.

    21) Considere uma barragem de com a seo de um tringulo equiltero de ladoa e comprimento

    W utilizada em uma represa de gua salgada, , de altura L. Determine o lado desse tringulo

    de forma que a barragem seja estvel.

    22) gua entra em um tanque com dimetroT D de forma constate a uma vazoem . Um orifciona parte inferior com dimetro o D permite que a gua escape. O orifcio tem uma entrada

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    arredondada, de modo que as perdas por atrito so desprezveis. Se o tanque est inicialmente vazio

    e a velocidade na seo do orifcio gz2 , obtenha uma relao para a altura da gua z como

    funo do tempo.

    23) Indiana Jones precisa subir em um prdio de 5 andares. Existe uma mangueira grande cheiacom gua pressurizada pendurada no alto do prdio. Ele constri uma plataforma quadrada e montaquatro bocais de dimetrod que apontam para baixo em cada canto. Conectando os ramais na

    mangueira, um jato dgua com velocidade jV pode ser produzido em cada bocal. Jones, a

    plataforma e os bocais tm uma massa combinada de M . Determine a velocidade mnima do jatodgua para elevar o sistema.

    24) So mostrados os perfis de velocidade em cada seo para a curva redutora indicada na figuraabaixo. Considerando que a curva possui a mesma largura em todas as seces, determine o mdulo

    e o sentido da velocidade da seo quatro. So dados: cm15h1 , cm20h2 , cm1h3 ,cm15h4 , s / m3V mx ,1 , s / m5 ,1V 2 , s / m4U mx , 60 .

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    25) Um fluido incompressvel escoa sobre uma placa plana impermevel, como na figura abaixo,

    com um perfil uniforme de velocidades na entrada, 0U u , e um polinomial cbico na sada daseguinte forma:

    y2

    3U u3

    0

    com

    Calcule a vazo volumtricaQ atravs da superfcie superior de controle.

    26) O perfil de velocidades para o escoamento laminar em um canal de seo anular dado por

    ooi

    2o

    2i22

    o Rr ln

    ) /Rln(R R Rr R

    L4 p(r)u

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    onde mkPa L p /10/ o gradiente de presso, kg/(m.s)0,1 a viscosidade do leo SAE

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