Questões de Concurso sobre Fundamentos e Análise da Cinemática de Escoamentos

A perda de carga no escoamento de um óleo em um tubo liso é maior que a perda de carga do escoamento desse mesmo fluido em um tubo rugoso.

São erros comuns nas simulações de gasodutos: dados insuficientes ou incompletos; modelos simplificados ou incompletos; condições de contorno incorretas; modelagem de equipamentos imprópria; validação insuficiente; convergência numérica insatisfatória ou desconhecimento de fatores externos.

O diâmetro da tubulação necessária para escoar cerca de 7,5 m³/s, com uma velocidade média de 2,5 m/s, deve ser determinado.

O diâmetro, em metros, dessa tubulação e a natureza do escoamento (laminar ou turbulento) serão, respectivamente,

Dado

viscosidade cinemática da água = 0,5 x 10^-6 m²/s

Normalmente, para definição dos conceitos sobre a camada limite, toma-se como referência o escoamento de um fluido que ocorre acima e abaixo de uma placa plana adequada, muito fina, colocada no interior de um escoamento, paralelamente ao escoamento.

Nesse contexto, é correto afirmar, a respeito da camada limite, que

Ar está escoando em um tubo de 0,2 m de diâmetro a uma velocidade uniforme de 0,2 m/s. A temperatura é de 26,85ºC e a pressão é de 150 kPa. Dado que para o ar, R = 0,287 kJ/kg.K, a vazão mássica é de:

A velocidade do fluido em uma determinada seção da tubulação é dada por $\frac{8}{\pi }$ m/s.

Numa indústria farmacêutica, um tonel totalmente vedado e com a base bastante grande contém uma mistura alcoólica que, durante certo tempo, libera gases que ficam encerrados na cúpula deste tonel. Para ter uma noção do valor da pressão exercida por esses gases, um técnico de laboratório de mecânica abre uma torneira que está na base desse tonel. Na sua medição, o técnico verificou que a velocidade de saída da mistura alcoólica foi de 14 m/s.

Sabendo que a pressão atmosférica local é de 100 kPa, que a densidade da mistura alcoólica é de 800 kgf/m³, que a gravidade é próxima de 10 m/s² e que não há perda de carga na torneira, qual é a pressão exercida por esses gases na cúpula desse tonel?

Fonte: IFSP, 2023.

No esquema mostrado na Figura abaixo, um tubo de Pitot é montado na seção menor de um duto convergente, sendo que as áreas S₁ e S₂ medem, respectivamente, 6 cm² e 2,7 cm² . O fluido manométrico é o mercúrio, de densidade igual a 13.600 kg/m³ , enquanto o fluido que escoa pelo duto tem densidade igual a 800 kg/m³ .

Nesse cenário, considere uma medição na qual a diferença de altura Δh registrada no tubo de Pitot é igual a 20 cm.

Nesse caso, a velocidade do escoamento v₁, em m/s, será igual a

O recipiente cilíndrico de diâmetro igual a 12 m, representado na Figura abaixo, é aberto no topo e contém água, cuja densidade é igual a 1.000 kg/m³, até a linha indicada. O nível da água no interior do reservatório está a uma altura h₁ = 10,8 m, e a tubulação de saída, um duto circular com 20 cm² de área de seção reta, está a uma altura h₂ = 9 m.

Dado

g = 10 m/s²

Considerando-se a situação apresentada, a vazão de saída de água, em kg/s, é igual a

Tubos de venturi são apropriados para medir escoamento de fluidos compressíveis em grandes tubulações, pois não há nenhum elemento mecânico no escoamento.

Embora definido para vazão de água, o coeficiente de vazão de uma válvula não caracteriza a capacidade da válvula de escoar gases e vapores.

O escoamento do fluido na tubulação é caracterizado como turbulento, com número de Reynolds ($R_e$) igual a $\frac{\pi }{8}\times 10^4$.

Tendo em vista a Mecânica dos Fluidos e considerando o escoamento externo de fluidos incompressíveis e viscosos, assinale a alternativa que melhor justifica a seguinte afirmação: não é possível a ocorrência de separação do escoamento e esteira em um escoamento em uma placa plana.

Um reservatório de água tem capacidade de 400 litros e encontra-se inicialmente vazio. Assinale a opção que apresenta o tempo necessário para encher completamente esse reservatório sabendo que a água será alimentada por uma tubulação cujo diâmetro interno é 4 cm e que a velocidade de escoamento da água no interior da tubulação é 1 m/s.

Um indicador útil para caracterizar o regime de escoamento é o número de Mach (M), calculado pela razão entre a velocidade do fluido e a velocidade do som no meio. Um escoamento com valores de 0,3 < M < 0,8 apresenta a seguinte característica:

A presença de danos como cavidades nas superfícies de pás de turbinas hidráulicas pode ser resultante da ocorrência do fenômeno da cavitação.

Examine a figura abaixo.

Uma embarcação de fundo chato de massa de 30 kg é utilizada para navegar em um lago, conforme mostrado na figura acima. Caso ela seja ocupada por uma pessoa de 90kg, qual é a profundidade mínima do lago para que a distância do fundo da embarcação seja no mínimo 50 cm? Considere que a aceleração da gravidade é 10 m/s², que a massa específica da água é 10³ kg/m³ e que a embarcação permanece perfeitamente nivelada com a linha d'água quando ocupada.

A diferença de pressão entre a saída e a entrada será de, aproximadamente, 15 kPa quando a vazão for de 0,1m³/s.

Examine a figura abaixo.

Uma tubulação possuí uma das extremidades fechada, submetida a uma pressão manométrica P = 8000 Pa, enquanto a outra extremidade é aberta para a atmosfera. A tubulação é preenchida parcialmente com um líquido incompressível de massa específica ρ = 2000 kg/m³, conforme a figura acima. Se, para um determinado ponto de referência A, a coluna de líquido no trecho da tubulação à esquerda possuí uma altura h₁ = 10 cm, qual é a altura h₂ da coluna de líquido no trecho da tubulação à direita (aberto à atmosfera), considerando que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s²?

Examine a figura abaixo.

A figura acima mostra um escoamento uniforme incompressível através de um tubo de Venturi. Sabendo que a razão entre os diâmetros das seções A e B é D_A/D_B = 2 e que a velocidade de escoamento na seção A é v_A = 4 m/s, qual é a velocidade do escoamento na seção B?