Questões de Concurso sobre Mecânica dos Fluidos

Considere um escoamento de água com velocidade média de 10 m/s no interior de um duto de 5 mm de diâmetro. Determine o número de Reynolds para o escoamento, considerando que a viscosidade cinemática da água seja 1,00 x 10^-6 m²/s, e assinale a opção correta.

Caso a pressão do soro tenha de ser 20 kPa para garantir uma vazão adequada ao tratamento, a altura com que o frasco deverá ser fixado acima do nível do braço do paciente deverá ser superior a 2,5 m.

Considere um escoamento bifásico gás-líquido, com a vazão volumétrica do gás de 0,01 m³ s^-1 e a vazão volumétrica do líquido de 0,03 m³ s^-1. A massa específica do gás é 8 kg m^-3, e a massa específica do líquido é 800 kg m^-3. Usando-se o modelo de homogêneo equilíbrio (HEM), a massa específica da mistura bifásica, em kg m^-3, é

Embora não seja a única forma de fazê-lo, a maioria dos engenheiros subdivide a mecânica dos fluidos em termo da presença ou não dos efeitos viscosos e de compressibilidade, conforme mostrado na figura abaixo. Ainda são mostradas classificações em termos do tipo de escoamento, se laminar ou turbulento, interno ou externo. A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento.

Assumindo que o experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água (ρ=1000 kg/m³ e μ=10^-3 Pa.s) através de um tubo de vidro de diâmetro de 25 mm, com o auxílio de um fluido colorido (corante), calcule o número de Reynolds e classifique o escoamento, considerando a figura abaixo se a velocidade do escoamento é de 2,5 m/s.

Considere um fluido confinado entre duas superfícies horizontais onde a temperatura da superfície inferior é maior que a temperatura da superfície superior. Se essa diferença de temperatura for suficientemente pequena, a transferência de calor irá ocorrer basicamente por condução, originando um perfil de temperatura linear ao longo do fluido. No entanto, devido ao coeficiente de expansão térmica, o fluido com uma maior temperatura (próximo à superfície inferior) irá possuir uma menor densidade que o fluido com menor temperatura. Quando a diferença de temperatura entre as superfícies atingir um valor crítico, o sistema irá se tornar instável e a estratificação de densidade irá originar a movimentação do fluido na forma de uma célula de convecção, sendo este o fenômeno conhecido como instabilidade de Rayleigh – Bernard.

Considerando os modos de transferência de calor apresentados, é CORRETO afirmar:

Para que a equação em tela seja dimensionalmente homogênea, as dimensões de H devem ser [( kg× m)/N], em que N é a força em Newton, kg é a unidade de massa e m é a unidade de comprimento.

A jusante de x = Le, o perfil de velocidade é constante, a tensão cisalhante na parede é constante e a pressão cai linearmente com x, tanto para escoamento laminar como para escoamento turbulento.

A figura abaixo apresenta o movimento de um fluido num tubo.

No tubo de seção variável, o fluido atravessa a área 1 e sai pela área 2. Na área 1, o fluido se desloca com velocidade de 15 m/s e seu valor é de 8 é de 8 cm² . A área 2 possui 24 cm² . O valor da velocidade do fluido que atravessa a área 2 é igual a:

A figura a seguir apresenta esquematicamente um reservatório de água com uma pequena canalização que se inicia com um diâmetro de 200 mm reduzindo para 100 mm e vertendo água para a atmosfera.

Dados:

• Unidades em metros

• $\pi$ = 3,0;

• g (aceleração da gravidade) = 10 m/s²;

• Peso específico de água = 10000 N/m³

Considerando os dados apresentados e sabendo que a pressão no ponto 1 vale 30 kN/m², a potência bruta do jato é de

Um volume de água se encontra em um recipiente de paredes rígidas e sob temperatura constante. Nessa condição inicial, a massa específica da água vale 960 kg/m³. O volume de água é então uniformemente comprimido em sua superfície livre com uma carga de 4 MPa e, nessa condição final, a massa específica da água passou a 1000 kg/m³. Assim, o módulo de elasticidade volumétrico da água, nas condições analisadas, é de

A área de sustentação do avião é aquela localizada acima da asa, a qual é submetida à diferença de pressão entre as regiões identificadas por 1 e 2 na figura II, respectivamente maior e menor que a pressão atmosférica.

A associação de bombas centrífugas em paralelo é indicada quando se deseja o incremento da vazão no sistema.

O princípio de Pascal afirma que a pressão aplicada sobre um fluido em equilíbrio estático é distribuída igualmente e sem perdas para todas as suas partes, inclusive para as paredes do recipiente em que está contido. Esse princípio foi enunciado pelo cientista francês Blaise Pascal.

Com base na lei de Pascal, determine as forças aplicadas sobre os pistões A, B, C, D.

Diâmetro nas extremidades dos pistões

A=10 cm² B=40 cm² C=15 cm² D=8 cm²

Fonte: IFSP, 2022.

Em mecânica dos fluidos, o número que consiste na adimensionalização natural da pressão, que serve para descrever as perdas em um fluido em movimento e tem efeito dominante em escoamentos próximos à cavitação, é conhecido como:

Um reservatório prismático possui altura de 3,0 m e base quadrada de lado 2,0 m, como ilustrado esquematicamente na figura a seguir.

(Unidades: metros)

Sabendo que esse reservatório está completamente preenchido de água, o empuxo sobre a parede assinalada e a distância do seu ponto de atuação em relação à base do reservatório valem, respectivamente,

Uma instalação de bombeamento opera com água, possui 15 m de desnível e apresenta 5 m de perda de carga total. O reservatório de sucção é aberto para a atmosfera, enquanto o reservatório de recalque está sujeito a uma pressão manométrica de 2,5 bar. São necessários 2000 l/min para o devido funcionamento.

De acordo com os critérios de seleção de bombas, considerando a figura acima, o modelo de bomba CORRETO para esta aplicação será:

Numere a segunda coluna de acordo com a primeira, associando o número adimensional à sua interpretação física.

(1) Número de Reynolds, Re

(2) Número de Frode, Fr

(3) Número de Euler, Eu

(4) Número de Mach, M

( ) Razão entre força de inércia e força de compressibilidade

( ) Razão entre força de inércia e força viscosa

( ) Razão entre força de inércia e força gravitacional

( ) Razão entre força de pressão e força de inércia

A sequência correta de preenchimento dos parênteses da segunda coluna, de cima para baixo, é

Com relação aos métodos para se prevenir a cavitação, é CORRETO afirmar:

Para atender as condições apresentadas, a vazão de massa de água na mangueira e a velocidade média da água na saída do bocal devem ser superiores, respectivamente, a 6,5 kg/s e 21,0 m/s.

A figura a seguir apresenta a seção transversal de um duto horizontal, com diâmetro igual a 0,4 m, submerso em água que incide sobre o duto a uma velocidade constante igual a 2,0 m/s.

(Diâmetro do duto em metros.)

Sabendo que o coeficiente de sustentação nessa estrutura vale 0,8, a força de sustentação por metro vale