Questões de Concurso sobre Hidrodinâmica

Em uma indústria química, um tanque cilíndrico é utilizado para realizar a mistura de um líquido incompressível. Durante o processo, o tanque gira em torno de seu eixo vertical com velocidade angular constante ω. Após algum tempo, o líquido passa a girar solidariamente com o recipiente, sem escoamento relativo, atingindo o equilíbrio no referencial em rotação.

Considere dois pontos situados no mesmo plano horizontal dentro do líquido:

o ponto A, localizado sobre o eixo de rotação (r_A = 0);

o ponto B, localizado a uma distância x do eixo (r_B = x).

Sabendo que, no referencial em rotação, o fluido está em equilíbrio sob a ação da aceleração centrífuga ω²r, a expressão CORRETA para a diferença de pressão p_B – p_A é:

Observe a figura abaixo.

A figura acima representa uma prensa hidráulica composta por dois êmbolos, A1 e A2. Considere que uma força f = 200 N foi aplicada no êmbolo A1. Sabendo que a área do êmbolo A2 é 4 vezes maior que a área do êmbolo A1, assinale a opção que contém o valor da força F, medida em Newtons.

Examine a figura abaixo.

A figura acima representa o trecho de uma tubulação por onde escoa um fluido de densidade 3,0.10³ kg/m³, da esquerda para a direita. As seções retas do lado esquerdo (A₁) e direito (A₂) da tubulação são circulares, paralelas, cujos centros estão alinhados horizontalmente e estão a uma distância d. Os raios das seções A, e A2 são, respectivamente R e 2R, e a velocidade do fluido ao passar pela seção A₂ é 2,0 cm/s. Considerando о escoamento laminar e o fluido ideal, assinale a opção que apresenta o trabalho total, em joules, realizado sobre o volume de 1,0 cm³ do fluido, para que ele se desloque a distância d entre as duas seções.

Uma caixa d'água cilíndrica está posicionada no topo de um prédio. Na base da caixa há um orifício tampado com uma rolha que está a 20 metros da base do prédio. A altura da coluna líquida de água acima do orifício é de 5,0 metros.

Em um determinado instante, a rolha se desprendeu e um jato de água se formou. Neste instante, qual foi a distância R, em metros, em relação à base do prédio, que se formou uma poça de água?

(Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e despreze a resistência do ar. Além disso, considere que o orifício está no mesmo plano que a face direita do prédio.)

Um fluido incompressível, não viscoso e de densidade constante ρ escoa em regime permanente por um tubo horizontal. O tubo apresenta duas seções transversais circulares:

Seção 1: diâmetro D₁ , velocidade média V₁ e pressão p₁;

Seção 2: diâmetro D₂ = D₁ / 2, velocidade média V₂ e pressão p₂.

Admite-se que o escoamento é permanente, o fluido é ideal, o tubo é horizontal (não há variação de energia potencial gravitacional) e o escoamento é unidimensional nas seções consideradas. Com base nas equações da continuidade e de Bernoulli, a diferença de pressão p₁ - p₂ vale:

O medidor Venturi é um dispositivo utilizado para medir vazão e funciona com base no princípio de:

Em um canal de escoamento, o instrumento mais comum para medir a vazão é o(a):

Um aplicado físico reproduz em laboratório um experimento no qual um objeto é abandonado em um aquário. Inicialmente, o aquário contém um fluido 1 com coeficiente de arrasto $n_1$. Em seguida, o experimento é repetido usando-se o mesmo objeto, mas com um fluido 2, com coeficiente de arrasto $n_2$. Com o auxílio de um sensor, o físico conseguiu obter o gráfico da velocidade de queda versus tempo nas duas situações.

Com base no gráfico, dadas as afirmativas,

I. O resultado do experimento seria o mesmo, caso fosse utilizado um objeto de mesma massa, porém de forma diferente.

II. Para o experimento usando-se o fluido 2, a aceleração não será constante.

III. O coeficiente de arrasto do fluido 1 é menor do que o coeficiente de arrasto do fluido 2, ou seja, $n_1<n_2$.

IV. Quando o fluido 2 é utilizado, a trajetória (posição versus tempo) do objeto é parabólica.

verifica-se que está/ão correta/s

Em uma grande planta petroquímica, um sistema de água de resfriamento circula por toda a instalação para manter a temperatura de diversos reatores. Uma tubulação horizontal principal alimenta um trocador de calor específico. Para aumentar a eficiência da troca térmica, o projeto hidráulico prevê um estreitamento na tubulação (um bocal redutor) logo antes da entrada da água no trocador, conforme ilustrado no esquema técnico a seguir.

Sensores instalados na linha fornecem os seguintes dados:

• No Trecho 1 (tubulação principal, antes do redutor): a área da seção transversal é de 10,00 cm², o medidor de vazão indica que a velocidade da água nesse ponto é de 2,000 m/s, e o manômetro registra uma pressão de 2,000 x 10⁵ Pa.

• No Trecho 2 (bocal redutor, na entrada do trocador): a tubulação se estreita para uma área de seção transversal de 5,000 cm².

Considerando-se a densidade da água como ρ = 1,000 x 10³ kg/m³, o escoamento como ideal (incompressível e sem viscosidade) e que ambos os trechos estão na mesma cota altimétrica, a pressão da água P₂ no Trecho 2 é, em Pa,

Um tubo com 10 cm de diâmetro interno transporta água à velocidade média de 2,0 m/s. Se o diâmetro for reduzido para 5,0 cm em um trecho, podemos afirmar que a velocidade média da água nesse trecho é igual a:

Uma embarcação navega com velocidade constante ao longo de um determinado percurso. Inicialmente, no primeiro terço da rota, não há vento significativo, e a potência demandada pelos motores é apenas a necessária para vencer o arrasto hidrodinâmico do casco. Completado este primeiro terço, surge um vento de proa (ou seja, contrário ao movimento) que aumenta a força resistente total em 30% em relação ao arrasto original, mas o comandante decide manter a mesma velocidade até o final, aumentando a potência no período em que o vento atua. Considere que o consumo de combustível é diretamente proporcional à potência entregue pelo motor e que todo o percurso é feito sempre à velocidade constante. Qual o aumento percentual aproximado no consumo total de combustível em relação ao consumo inicial esperado, isto é, se não houvesse ventos?

Em um sistema de abastecimento por gravidade, a água escoa por um tubo horizontal de raio interno r₁ = 2,0 cm. Em seguida, a tubulação sobe até uma altura de h = 3,0 m e se conecta a outro trecho horizontal, mais largo, de raio interno r₂ = 4,0 cm. Sensores indicam que a pressão nos dois trechos horizontais é a mesma. Admita escoamento ideal e permanente, com g = 10 m/s².

Determine a vazão volumétrica Q no sistema.

Considerando a figura abaixo, assinale a alternativa INCORRETA sobre a grandeza pressão.

Durante uma expedição científica, uma equipe de pesquisadores mergulhou um recipiente cilíndrico fechado até uma profundidade de 20 metros em um lago. Sabendo que a densidade da água do lago é de aproximadamente 1.000 kg/m³, e considerando a gravidade como 10 m/s², os cientistas desejavam calcular a pressão absoluta exercida sobre o fundo do recipiente.

Sabendo que a pressão atmosférica ao nível da água é de 1,0 × 10⁵ Pa, assinale a alternativa que apresenta corretamente a pressão total (absoluta) no fundo do recipiente.

(Use: P = P₀ +ρ. g. h)

A viscosidade é uma propriedade de transporte que descreve a resistência de um fluido ao escoamento, podendo ser entendida como um atrito interno. Esta propriedade é de extrema importância em inúmeras aplicações, desde a lubrificação de motores até a dinâmica da circulação sanguínea. Acerca da viscosidade, registre V, para as afirmativas verdadeiras, e F, para as falsas:

(__)A viscosidade e a densidade de um fluido são propriedades diretamente proporcionais, de modo que fluidos muito densos, como o mercúrio, são sempre mais viscosos do que fluidos menos densos, como o óleo de cozinha.

(__)A viscosidade se manifesta como uma resistência ao movimento relativo entre as camadas de um fluido, sendo a razão pela qual é necessário aplicar uma força para espalhar um líquido espesso, como o mel, sobre uma superfície.

(__)A Lei de Poiseuille, que rege o fluxo laminar em tubos, mostra que a vazão de um fluido é inversamente proporcional à sua viscosidade, o que significa que fluidos mais viscosos têm maior dificuldade para escoar por um mesmo duto.

(__)Em um fluxo laminar dentro de um tubo, a viscosidade é responsável por fazer com que a velocidade do fluido seja nula na parede do tubo (condição de não deslizamento) e máxima no centro do tubo.

Após análise, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta dos itens acima, de cima para baixo:

Entende-se por vazão volumétrica ou descarga o volume de líquido que atravessa determinada sessão por unidade de tempo, expressa pela letra Qv, sendo uma grandeza muito importante na prática para medição de consumo de água. Por isso, é correto afirmar que uma das formas de calcular a vazão volumétrica é:

Um tubo horizontal de seção variável conduz água (massa específica ρ = 1000 kg/m³ ) em escoamento laminar. A seção reta do tubo varia de A₁ = 2,00 × 10⁻³m² para A₂ = 0,80 × 10⁻³m². A diferença de pressão entre a parte larga e a parte estreita do tubo é de 5000Pa. A vazão volumétrica R_V da água, em 10^-3m³/s, é de aproximadamente:

Suponha‑se que, como a área da seção esquerda é quatro vezes maior que a área da saída, a velocidade nesse trecho é quatro vezes menor. Nesse caso, é correto afirmar que resultará em v₂ = 3,0 $\frac{m}{s}$.

Observe a figura abaixo que representa uma tubulação horizontal, na qual um fluido ideal é escoado suavemente.

Fonte: Diretoria de Ensino da Marinha - CP-PMS, 2014

A tubulação se afunila de uma área de seção transversal A₁ para uma área menor A₂. Quando a diferença de pressão (P₁ - P₂) é igual a 1600 Pa, a vazão é de (4/3000) m³/s. Quando a diferença de pressão (P₁ - P₂) alterar para 3600 Pa, é porque a vazão, em m³/s, alterou para:

Uma barra cilíndrica e homogênea, de peso P, repousa parcialmente imersa em um tanque, com 75% de seu volume imerso, conforme ilustrado na figura abaixo.

Em seguida, por meio de um fio ideal, prende-se uma das extremidades desta barra ao teto, estabelecendo-se uma nova posição de equilíbrio.

Dentre as alternativas abaixo, a figura que melhor representa essa nova posição de equilíbrio, bem como a intensidade da tensão no fio, é