Questões de Concurso sobre Mecânica dos Fluidos

A relação é constante ao longo de uma linha de corrente, caso represente um escoamento estacionário de um fluido governado pela pressão e por forças de gravidade, sem a ação de forças viscosas.

Sendo A e a as áreas das tubulações, onde o valor de A é o dobro de a, a razão entre as vazões volumétricas em A e a é igual a:

A pressão absoluta no tanque é, em geral, inferior à da atmosférica, caracterizando uma pressão vacuométrica.

Escoamentos a elevados números de Reynolds são caracterizados por terem uma fraca influência dos efeitos viscosos em sua dinâmica. Mesmo nesses tipos de escoamentos, porém, quando um fluido real escoa próximo a uma parede, os efeitos viscosos tornam-se importantes em uma pequena região chamada de cama da limite. Formalmente, a camada limite é definida como sendo a região, de espessura local compreendida entre uma parede, na qual o fluido está aderido, e a camada de fluido na qual a velocidade local do escoamento é de 99% da velocidade do escoamento livre Nessa região, para o caso de escoamento bidimensional sem gradiente de pressão, as equações de Navier Stokes podem ser simplificadas se são usadas as seguintes variáveis de similaridade,

em que é a viscosidade cinemática do fluido, U é velocidade da corrente livre fora da camada limite, é a função de corrente do escoamento, tal que Aqui, o vetor velocidade do escoamento é definido como sendo u=(u_x, u_y). Considere um escoamento uniforme com velocidade U sobre uma placa plana de comprimento L e largura 1 m. A tensão de cisalhamento agindo sobre a placa é aproximadamente em que µ é a viscosidade dinâmica do fluido e a segunda derivada da função f (n) com relação a (n). O número de Reynolds deste escoamento é definido por A força de arrasto viscoso agindo sobre toda a placa, dividida por µU é dada por:

Um analista pericial construiu um modelo de projétil na escala 1:8 que apresenta um coeficiente de arrasto 3 para um número de Mach igual a 2, correspondendo a um movimento em ar à temperatura ambiente. Considere o ar comportando-se como gás ideal. Um protótipo desse modelo foi disparado com o mesmo número de Mach em ar,à mesma temperatura e cuja a massa específica foi igual à metade daquela do ar no escoamento do modelo. Nessas condições a força de resistência do ar sobre o protótipo é

A respeito da técnica de Anemometria de Fio Quente, marque com F a afirmativa falsa e com V a verdadeira e assinale a opção correta.

( ) Anemômetros de fio quente são usados para medidas da pressão relativa local de escoamentos detectando-se variações de deformação de uma pequena membrana flexível exposta ao fluido.

( ) O circuito de medição de um anemômetro de fio quente tem como base uma ponte de Wheatstone que ao ser desbalanceada pela variação da resistência elétrica de um de seus braços, devido ao resfriamento convectivo do fio quente pelo escoamento, gera um sinal de diferença de potencial elétrico que é converti- do no sinal hidrodinâmico de velocidade instantânea.

( ) A técnica anemometria de fio quente possui uma vantagem sobre as outras técnicas de medição de velocidades instantâneas de escoamentos pelo fato de não depender das propriedades termo-físicas do fluido nem de calibração prévia para proceder com as
medições.

Sendo A e a as áreas dos dois êmbolos, atuados pelas forças F e f, respectivamente, e sabendo-se que o valor de A é o triplo de a, no equilíbrio, a relação entre as forças é:

Essa equação quantifica a relação entre pressão, velocidade e elevação em uma única linha de corrente.

A figura a seguir ilustra um escoamento incompressível e laminar em um duto circular de raio R. O escoamento desenvolve-se a partir de um perfil uniforme com velocidade U até adquirir, na seção 2, um perfil de velocidades na forma de um parabolóide

Sendo  a massa específica do fluido e denotando por p₁ e p₂ as pressões nas seções 1 e 2, respectivamente, a força de arrasto F que as paredes do duto exercem sobre o fluido é igual a

Para as medições de flutuações de pressão em escoamentos incompressíveis os dispositivos mais utilizados são microfones capacitivos e transdutores de pressão, mais comumente chamados piezo-elétricos e piezo-resistivos. A respeito desses dispositivos, marque com F a afirmativa fal- sa e com V a verdadeira e assinale a opção correta.

( ) Os microfones e transdutores capacitivos são formados por uma membrana metálica montada paralelamente a uma placa energizada, formando um capacitor. A ação da pressão sobre a membrana afeta a capacitância do circuito de medição, produzindo-se um sinal elétrico inversamente proporcional à deflexão da membrana e, conseqüentemente, à pressão aplicada.

( ) Os transdutores de pressão capacitivos são específicos para medidas de flutuações de pressão, enquanto os microfones são usados para medição de pressões médias do escoamento.

( ) Os transdutores piezo-elétricos são formados por cristais que geram um campo elétrico quando deformados. O sinal elétrico induzido pela deformação é captado e condicionado para permitir sua medição.

O transportador de correia ilustrado na figura abaixo está montado em um navio e é usado para recolher contaminantes superficiais indesejáveis como óleo flutuando na água do mar.

Admita que a lâmina de óleo seja suficientemente espessa para considerar que o dispositivo opere com fornecimento ilimitado desse líquido. Suponha também que a correia opera com velocidade U constante e o escoamento em questão é unidirecional e permanente. Com relação à vazão de óleo por unidade de largura da correia transportadora que pode ser recolhida é correto afirmar que

Considere um escoamento de água entre dois pontos de um tubo horizontal, que possui diâmetro constante igual a 5 mm e se encontra ao nível do mar, onde a aceleração de gravidade é igual a 9,81 m/s ². Considere ainda que a velocidade de escoamento nesse tubo é de 5 m/s e que existe uma variação de pressão entre os dois referidos pontos de 4.905 N/m ². Nesse caso, sabendo que o fator de fricção é de 0,025 e a densidade da água é de 1 kg/dm³, a perda de carga no tubo é igual a 0,5

Uma perturbação na superfície de um fluido irá propagar-se através do fluido a uma velocidade bem definida, que depende das propriedades do fluido. Essa velocidade de propagação depende da magnitude da perturbação. Se essa perturbação é muito pequena, então a velocidade de propagação da perturbação no fluido é chamada de velocidade do som.

O escoamento deve ocorrer em regime permanente, sem apresentar atrito.

O tubo Venturi é um elemento primário de um instrumento de medida de fluxo, colocado em linha para medir uma pressão diferencial relacionada com o escoamento. Ele é muito utilizado na indústria e o seu funcionamento é descrito por uma equação de Fourier, segundo a qual o aumento da velocidade de um gás reduz a pressão estática.

Um manômetro de tubo em U fechado, contendo mercúrio (P_r = 13,6), está instalado na parte inferior de uma tubulação de água, conforme mostrado na figura acima. No ponto P₁, diretamente acima da tomada de pressão, está montado um outro manômetro de tubo em U invertido, que contém um líquido de densidade relativa P_r = 0,5. Nessa situação, considerando os dados apresentados na figura, a pressão em P₂ será igual a

O escoamento de um fluido sobre uma placa plana tem sua velocidade diferente em função da altura de cada camada desse fluido. Quando as partículas do fluido entram em contato com a superfície da placa (mais afastada da superfície), elas passam a ter: