Lista de Mecânica dos Fluidos

Lista 4

Questão 1: São dadas duas placas planas parelelas à distância de 2mm. A placa superior move-se com velocidade de 4m/s, enquanto a inferior é fixa. Se o espaço entre duas placas for preenchido com óleo ([pic 1]), qual será a tensão de cisalhamento que agirá no óleo?

[pic 2]

R: τ=16,6N/m2

Questão 2: Uma placa quadrada de 1,0m de lado e 20N de peso desliza sobre um plano inclinado de 30º, sobre uma película de óleo. A velocidade da placa é 2m/s constante. Qual é a viscosidade dinãmica do óleo, se a espessura da película é 2mm

[pic 3]

R:[pic 4]

Questão 3: O pistão da figura tem uma massa de 0,5kg. O cilindro de comprimento ilimitado é puxado para cima com velocidade constante. O diâmetro do cilindro é 10 cm e o do pistão é 9 cm e entre os dois existe um óleo de [pic 5] e[pic 6]. Com que velocidade deve subir o cilindro para que o pistão permaneça em repouso?

[pic 7]

R:[pic 8]

Questão 4: Na figura, uma placa de espessura desprezível e área 2m2 desloca-se com velocidade de 5 m/s constante, na interface entre dois fluidos, tracionada por uma força F = 400 N. Na parte superior, a distância entre as placas é 1 mm e o diagrama de velocidades é considerado linear. Na parte inferior, o diagrama de velocidades é dado por V= ay2 + by +c. Pede-se:

1. A tensão de cisalhamento na parte superior da placa em movimento;
2. A tensão de cisalhamento na parte inferior da placa em movimento;
3. A expressão do diagrama de velocidades V=f(Y) no fluido superior;
4. A expressão do diagrama de velocidades V=f(y) no fluido inferior;
5. A força R que mantém a placa em repouso.

[pic 9]

R:[pic 10]

Questão 5: Um dirigível é aproximado por um esferóide alongado com 90 m de comprimento e 30 m de diâmetro.  Calcule o peso do gás a 20ºC no interior do dirigível para:

1. hélio a 1,1 atm:
2.  b) ar a 1,0 atm.  

O que pode representar a diferença entre esses dois valores?

R:[pic 11]

Questão 6: O tanque fechado da figura abaixo está a 20 °C. Se a pressão no ponto A é 95 kPa absoluta, qual a pressão absoluta no ponto B? Qual é o erro percentual que você comete desprezando o peso específico do ar?

[pic 12]

R: [pic 13]

Questão 7: Na figura abaixo, todos os fluidos estão a 20 °C. Determine a diferença de pressão (Pa) entre os pontos A e B.  Considere que os pesos específicos são:

Benzeno = 8640 N/m3;Mercúrio = 133100 N/m3;

Querosene = 7885 N/m3;Água = 9790 N/m3

[pic 14]

R:[pic 15]

Questão 8: Considere o escoamento de água para cima em um tubo inclinado de 30°, como na figura abaixo. O manômetro de mercúrio marca h=12 cm. Ambos os fluidos estão a 20 °C. Qual a diferença de pressão  p1- p2 no tubo?

[pic 16]

R: [pic 17] 

Questão 9: Na figura abaixo, o tanque e o tubo estão abertos à atmosfera. Se L = 2,13m, qual é o ângulo de inclinação θ do tubo.

[pic 18]

R:[pic 19]

Questão 10: Aplica-se uma força de 200N na alavanca AB, como mostrado na figura. Qual é a força F que deve ser exercida sobre a haste do cilindro para que o sistema permaneça em equilíbrio?

[pic 20]

R:[pic 21]

Questão 11: Na instalação da figura, a comporta quadrada AB, que pode girar em torno de A, está em equilíbrio devido à ação da força horizontal F. Sabendo que [pic 22]e [pic 23], determinar o valor da força F.

[pic 24]

R:[pic 25]

Questão 12: Determinar o módulo e o ponto de aplicação das componentes horizontal e vertical da força exercida pela água sobre a comporta AB da figura, sabendo que a sua largura é 0,3m, o raio é 1,8m e a comporta está articulada em C.

[pic 26]

R:[pic 27]

Questão 13: A comporta de perfil AB, articulada em A e de largura 1m, possui uma bóia esférica de diâmetro D=2m e peso G=6000N. Sabendo que a comporta se abre quando o nível da água atinge o ponto A, conforma mostra a figura, calcular a distância x do centro da bóia até a articulação A. Observação: considerar o peso da comporta AB desprezíveis. Dados: [pic 28]

[pic 29]

R:[pic 30]

Questão 14: Um cilindro, de peso específico [pic 31], flutua num líquido, conforma figura (1). Sob a ação de uma força [pic 32], o cilindro permanece na posição indicada na figura (2). Determinar os pesos especifícos dos líquidos A e B. Dado: área da base do cilindro = 1m2.

[pic 33]

R:[pic 34]

Questão 15: Os reservatórios da figura são cúbicos. São enchidos pelos tubos, respectivamente, em 100 e 500s. Determinar a velocidade da água na seção (A), sabendo que o diâmetro do conduto nesse seção é 1m.

[pic 35]

R:[pic 36]

Questão 16: A água escoa por um conduto que possui dois ramais em derivação. O diâmetro do conduto principal é 15 cm e os das derivações são 2,5 cm e 5 cm, respectivamente. O perfil das velocidades no conduto principal é dado por: [pic 37] e nas derivações por: [pic 38]. Se [pic 39] e [pic 40], determinar a velocidade média no tubo de 5cm de diâmetro ([pic 41]).  

[pic 42]

R:[pic 43]

Questão 17: Água a 20°C escoa em regime permanente através de um tanque fechado, como na figura. Na seção 1, [pic 44] e a vazão volumétrica é de [pic 45]. Na seção 2, [pic 46] e a velocidade média é [pic 47]. Se , qual é: