MECANICA DOS FLUIDOS APLICADA

EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO

O barco da Figura tem um sistema de propulsão que consiste de uma bomba que succiona água na proa e a recalca na popa. Todos os tubos têm 5 cm de diâmetro e a vazão de saída é 50 L/s. Calcular a força de propulsão no instante da partida, isto é, com o barco em repouso. Admite-se que a pressão nas entradas e saída seja praticamente atmosférica (densidade da água = 1000 Kg/m3)

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[pic 2]RESPOSTAS: Fsx=-954,7 N

O tubo (2)-(3) da Figura está ligado ao tanque por meio de uma junta elástica de borracha que impede a transferência de esforços entre o tanque e o tubo. Calcular a altura h do nível de água do tanque para que a força horizontal sobre o suporte S seja nula. Dados: g= 10 m/s2; massa específica=1000 Kg/m3; perda de carga entre (1) e (3) = 0; A3=20 cm2; ângulo=60°, P2= 50 kPa; A2=80 cm2

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R= 7,5cm

A água que sai de um reservatório de grandes dimensões penetra num conduto de 15 cm de diâmetro e incide sobre uma pá deflectora fixa que desvia o jato de 90°, conforme figura. Sabendo-se que o empuxo horizontal desenvolvido sobre a pá é de 1000N, determinar a potência da turbina. Dados: massa específica=1000 Kg/m3; perda de carga desprezível; rendimento da turbina=70%

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R= 24,9m

No esquema que segue o registro (B) está fechado e registro (A) aberto e dessa forma a água é despejada por (1). A pressão indicada na Figura é a mesma, bem como tem-se a mesma força F=1090N, necessária para o equilíbrio segundo a direção “x”. Determinar qual deve ser a força de equilíbrio, segundo a direção y para essa situação.

Dados: γH2O=10.000N/m3; A0=100cm2; A1=50cm2; A2=75cm2; g=10m/s2

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R= 180N

Calcular o esforço horizontal sobre a estrutura do ventilador da Figura. Desprezar a perda de carga entre as seções (1) e (2). Dados: D2=0,38 m; v2= 30 m/s; v1= 0 m/s; peso específico=12,7 N/m3

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RESPOSTA: Fsx=-133 N

Sabendo-se que a perda de carga no trecho (1)-(2)_ é de 3m, determinar a componente vertical da força aplicada pelo fluido nesse trecho de tubulação. Dados: Q= 6 L/s; peso específico=10000 N/m3

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RESPOSTA: Fsy=126 N

Jet-ski ou moto aquática é um meio de transporte em água utilizado tanto em competições desportivas quanto em atividades de lazer. O termo jet-ski advém da marca registrada de equipamentos aquáticos pessoais jet-ski, desenvolvidos e fabricados pela Kawasaki Heavy Industries. No jet-ski um impulsor rotacionado por um motor a combustão interna capta uma grande quantidade de água (massa especifica de 1g/cm³) a baixa velocidade e a faz sair por um bocal localizado na parte traseira em velocidade bem maior. O jet-ski então se move baseado no princípio descrito pela terceira lei do movimento de Isaac Newton. De acordo com essa lei, toda ação provoca uma reação de mesma força, na direção e no sentido oposto. Nesse caso, a ação é a expulsão da água pelo bocal. A reação é o movimento do barco na direção oposta. Ao mudar a direção do jet-ski, cabos conectados ao guidão giram o bocal na parte traseira. Caso o bocal direcione a água para o lado direito, a traseira é empurrada para o esquerdo. Isso faz com que a frente do jet-ski gire para a direita. Suponha que o jet-ski esteja à velocidade constante de 36 Km/h e navegue em água à temperatura (t) de 20ºC com massa especifica de 1000 kg/m³. Considerando a entrada de água no jet-ski como sendo horizontal, a força de resistência em N ao movimento do jet-ski na unidade do Sistema Internacional de Unidades é de

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R= 10600

No trecho (1)-(2) da tubulação. Que está num plano horizontal escoa água em regime permanente. A perda de carga de (1) a (2) é de 20m e a vazão, 10 L/s. Qual é a força resultante aplicada pelo fluido na tubulação?

 

Dado: γ=10000N/m3

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R= 340N

FORÇAS EM SUPERFICIE SOLIDOS EM MOVIMENTO

Um bocal é instalado em um tanque como mostra a Figura. Determinar a força Fsx que deve ser aplicada para que ele permaneça parado. Esse novo bocal será instalado a 1 m de profundidade e admite-se que a sua perda de carga seja igual à do bocal da Figura. Desprezar o atrito das rodas.  Dados: Po=150kPa; D2=10cm; ρ=1000Kg/m3; Hp(0,2)=6,5 m.

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R= 1649N

O sistema da Figura encontra-se em equilíbrio. Para resolver esse problema, despreze as perdas e determinar a altura ho.

Dados: γH2O=104 N/m3; γ=2x104 N/m3; Ap=8x10-3m2; h1=78,5cm; g=10m/s2

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R= 3,2mm

O jato de água (ρ=1000Kg/m3) de área Aj=10-4m2 incide com velocidade vj na pá solidária do carro, que se move sem atrito num plano horizontal. O carro, ao se mover, por ação do jato, reboca um peso G=20N sobre um plano inclinado. Se entre a base do bloco e a área 10-2m2 e o plano inclinado existe uma camada de lubrificante de óleo (μ=0,1N.s/m2) de espessura 10-4m, pergunta-se qual deve ser a velocidade do jato (vj) em m/s para que o bloco se movimente no plano inclinado com velocidade constante v=1m/s?

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